Долгое время программа «Штуцер-МКЭ» развивалась неспешно, оставаясь в тени ПАССАТа, на развитие которого тратились основные ресурсы.
Сейчас ситуация изменилась. В команду разработчиков программ прочностных расчетов был принят опытный специалист, один из создателей известной программы CPIPE, к.т.н. Роман Владимирович Унесихин, который оживил процесс развития программы «Штуцер-МКЭ».
Разработка теперь идет полным ходом по новому перспективному плану, с которым мы хотим вас познакомить.
«Штуцер-МКЭ» создавалась как программа для расчета методом конечных элементов (МКЭ) узлов врезки патрубков в корпус сосуда (аппарата).
Точнее, сначала это была просто программа «Штуцер», которая считала врезки без МКЭ, по нормам.
Норм аналитического расчета узлов врезки (в том числе тройников) произвольной конфигурации не существует: есть WRC 107, 297 для определения допускаемых напряжений ортогональных врезок без накладных колец,
Поэтому «Штуцер» почти сразу начал превращаться в «Штуцер-МКЭ» — чтобы рассчитывать любые врезки и тройники.
Разработчики новой программы стремились сделать расчет доступным как можно большему числу специалистов, не требующим детального знания МКЭ и способов построения конечно-элементной модели, позволяющим осуществлять выбор метода расчета
Таким образом, появился новый удобный инструмент — «Штуцер-МКЭ» (рис. 1), — позволяющий быстро оценить работоспособность врезки произвольной конфигурации, получить таблицу допускаемых напряжений и не требующий специфических знаний в области МКЭ.
В дальнейшем «Штуцер-МКЭ» в основном развивался горизонтально: добавились отчеты в стиле ПАССАТа, обновлялась база данных материалов (опять же синхронно с ПАССАТом), реализовывались требования новых нормативных документов
С самого начала результаты разработки «Штуцера» (еще не МКЭ) применялись в программах СТАРТ и ПАССАТ. В обеих программах используются фрагменты расчета для определения прочности («ПАССАТ-Штуцер») и жесткости («СТАРТ-Штуцер») узла врезки. Кроме того, ПАССАТ умеет сохранять узлы врезки в виде файлов «Штуцер-МКЭ», но это односторонний интерфейс.
Добавлялись и расчетные модели — новые виды обечаек, расположений штуцеров, дополнительные способы закрепления обечайки, но все это в рамках базовой геометрической модели и способов разбивки на КЭ.
Нам, конечно, хотелось превратить программу в универсальный инструмент, позволяющий моделировать и рассчитывать произвольную геометрию. Основными препятствиями на этом пути оказались использовавшиеся подсистемы геометрического моделирования и разбиения (mesher), ориентированные на распространенный, но частный случай «одна обечайка — один штуцер». Поэтому расчетные модели были предопределены заранее, и пользователь мог только выбрать одну из них.
Для преодоления этих недостатков нужны инструменты, и они у нас есть!
ПАССАТ уже довольно давно использует геометрическое ядро C3D, созданное компанией АСКОН в рамках развития программы «КОМПАС-3D», но уже несколько лет независимо разрабатываемое в компании C3D-Labs и доступное в виде отдельной библиотеки. Это довольно мощный инструмент, получивший признание на международном рынке геометрических ядер.
Мы планируем использовать его для построения модели и в «Штуцер-МКЭ». Приятный плюс, что при этом упростится обмен данными с ПАССАТом.
Для построения сеток с четырехугольными элементами некоторое время назад мы приобрели генератор четырехугольных сеток (QuadMesher), разработанный австралийскими специалистами для расчетов по МКЭ. Генератор требовал доработки, но мы получили исходные тексты и право модифицировать их. После доработки получился весьма приличный по скорости и качеству генератор, позволяющий строить адаптивные (с переменным шагом) сетки на произвольной геометрии (рис. 2).
|
|
Естественно, если мы отказываемся от статичных моделей в пользу произвольных, потребуется соответствующее изменение интерфейса пользователя: должны добавиться средства моделирования и трехмерный просмотр модели. Тогда и результаты можно будет представлять в 3D-окне, а не только как готовые картинки в отчете. Из этих соображений начал вырисовываться контур будущего интерфейса пользователя, включающий несколько компонент:
Получается стандартный набор, в немалой степени уже давно реализованный в других наших программах — СТАРТ, ПАССАТ, «Гидросистема». Но для «Штуцер-МКЭ» это значительный шаг!
В итоге структура программы должна существенно измениться (рис. 3). Мы стремимся улучшить не только сам продукт, но и его интеграцию с ПАССАТом и СТАРТом, а также сделать возможным и удобным повторное использование компонентов «Штуцер-МКЭ» в других программах.
Все это уже начало воплощаться в жизнь. Есть сборка «Штуцер-МКЭ» с окном трехмерного просмотра и новым адаптивным генератором сеток. Сейчас мы ее активно тестируем.
Есть идея сделать возможным прямой вызов расчета МКЭ из ПАССАТа и СТАРТа, и новая архитектура это предусматривает. Это позволит кардинально улучшить возможности программ и их интеграцию.
Когда приведенная схема будет полностью реализована и интегрирована с программами ПАССАТ и СТАРТ, инженер-расчетчик получит не только свежий и удобный интерфейс, но и новые, в том числе уникальные возможности:
Мы активно трудимся над этим, следите за выходом новых версий!
