2 - 2006

Новые возможности системы APM WinMachine

Вадим Шелофаст, Татьяна Чугунова

Итогом работы коллектива научно-технического центра АПМ во второй половине 2005 года стал выход новой версии системы APM WinMachine 9.0, которая, на наш взгляд, представляет собой значительный шаг в развитии системы APM WinMachine и компании в целом. Выход этой версии был приурочен к началу нового, 2006 года. Надеемся, что система в своем современном виде приобретет еще больше потребителей.

Новая версия системы имеет ряд существенных отличий от предыдущей версии APM WinMachine —  8.5. Прежде всего в системе появились два новых продукта, разработка которых велась уже давно. Результатом многолетних усилий целого коллектива разработчиков стало появление модуля расчета динамики и кинематики механических систем APM Dynamics и модуля проектирования технологических процессов APM Technology. Модуль APM Dynamics позволяет моделировать поведение механических систем, находящихся в движении, и определять траектории произвольных точек звеньев, их скорости и ускорения, статические и динамические усилия. Более подробно о назначении модуля  APM Dynamics и о его возможностях рассказывалось в предыдущих номерах журнала «САПР и графика». C помощью модуля APM Technology можно оформить технологический процесс и  необходимую для этого технологическую документацию. Также стоит отметить появление новой редакции баз данных системы APM WinMachine и СУБД.

Специально для модуля APM Technology были созданы технологическая база данных и база режущих инструментов. В этой базе режущие инструменты собраны в виде параметрических моделей, что позволяет в каждом конкретном случае легко получать рабочие чертежи инструментов, а не только их эскизное представление.

К выходу новой версии системы приурочено второе  издание книги «Основы проектирования машин» В.В.Шелофаста, которое, по сути, представляет собой теоретическое пособие по работе с системой APM WinMachine. Тот факт, что первый тираж книги в количестве 3000 экз. давно распродан, обусловил необходимость подготовки нового издания. Второе издание значительно улучшено как по содержанию, так и по внешнему оформлению. Эту книгу можно рекомендовать изучающим общеинженерные курсы в технических университетах.

Ниже приводится полный список дополнений и изменений, появившихся в новой версии системы APM WinMachine 9.0.

Электронный учебник «Основы проектирования машин» APM Book. Обновлено содержание разделов учебника в соответствии со второй редакцией книги В. В. Шелофаста  «Основы проектирования машин» (издание второе, переработанное и дополненное).

Модуль кинематического и динамического анализа механизмов APM Dynamics. Динамический анализ рычажных механизмов. Модуль предназначен для расчета кинематических, силовых и деформационных характеристик различных механизмов. При помощи имеющихся в APM Dynamics инструментов можно моделировать процессы движения механических систем.

Модуль конечно-элементного анализа APM Structure3D:

•  добавлен новый тип конечного элемента — ElasticLink, предназначенный для упругого соединения узлов;

•  введена возможность задания совместных перемещений узлов;

•  для стержневых конструкций реализована процедура автоматического подсчета сортамента (длина, удельный вес и т.д.);

•  при выводе результатов расчета предусмотрена возможность просмотра карты распределения коэффициентов запаса по пределу текучести материала;

•  реализован показ результатов расчета по каждому из нагружений;

•  расчет собственных частот проводится с возможностью учета внешнего нагружения конструкции;

•  увеличена размерность решаемых задач для анализа собственной и вынужденной динамики конструкций;

•  внесены улучшения в интерфейсную часть: ускорены процессы загрузки файлов и подготовки модели к расчету, а также визуализации карты результатов;

•  реализована поддержка Bulk Data File (импорт/экспорт файлов NASTRAN);

•  в перечень результатов расчета добавлен вывод главных напряжений;

•  на построенной карте результатов для любого указанного пользователем параметра на модели показываются точки MIN и MAX этого параметра;

•  на карте результатов реализована возможность проставления выносок для демонстрации значения параметра в конкретной точке объекта;

•  функции «Выделение» и «Редактирование» разделены по разным операциям;

•  инструменты «Выталкивание» и «Умножение» объединены в один —  «Выталкивание»;

•  добавлены «Фильтры вида» для снеговой и ветровой нагрузок.

Модуль создания и редактирования баз данных APM Base:

•  добавлена процедура обновления пользовательских баз данных;

•  реализована возможность подключения к элементам базы данных файлов различных (необходимых пользователю) типов;

•  предусмотрена возможность работы с текстовыми файлами типа *.rtf.

Препроцессор создания моделей для конечно-элементного анализа с возможностью импорта STEP-файлов в модуль APM Studio:

•  начиная с данной версии системы модуль APM Studio защищен электронным ключом;

•  добавлена возможность настройки качества тесселяции, то есть уровня качества изображения объекта на экране (для конкретного документа и для новых документов);

•  после разбиения твердотельной модели пользователю выводится информация о количестве твердотельных конечных элементов (тетраэдров). Таким образом можно оценить размерность задачи и временные затраты на ее решение;

•  реализована работа со сборными конструкциями, импортированными из сторонних графических пакетов через формат обмена STEP. Для этого введен новый режим «Задать совпадающие грани»;

•  введена возможность задания нагрузки «Давление» не только непосредственно в единицах давления (МПа), но и с помощью действующей на поверхность нормальной силы (в Н). Если давление задается с помощью силы, то далее программа автоматически равномерно распределит введенное усилие по указанной пользователем поверхности;

•  реализована автоматическая передача конечно-элементной сетки в модуль APM Structure3D.

Модуль проектирования механических передач вращения APM Trans:

•  обновлен пользовательский интерфейс;

•  добавлен выбор материала колес с подключением APM Material Data;

•  реализован расчет червячных передач: с архимедовым червяком; с эвольвентным червяком; с инволютным червяком; с червяком, образованным торовой поверхностью; с червяком, образованным конусной поверхностью;

•  реализован вывод исходных данных и результатов расчета в файлы форматов: *.ini, *.txt, *.xls;

•  добавлено задание пользователем твердости сердцевины зубчатых колес.

Модуль проектирования валов и осей APM Shaft:

•  обновлен пользовательский интерфейс;

•  добавлен выбор стандартных режимов нагружения;

•  добавлена возможность одновременного вывода нескольких графиков различных силовых факторов на принтер и в текстовый файл формата *.rtf;

•  усовершенствованы функции редактирования сегментов вала, отверстий шлицев, шпоночных пазов.

Модуль проектирования подшипниковых узлов качения APM Bear; модуль проектирования плоских механизмов произвольной структуры APM Slider; модуль проектирования подшипников скольжения APM Plain. Обновлен пользовательский интерфейс.

Модуль проектирования упругих элементов машин APM Spring:

•  обновлен пользовательский интерфейс;

•  добавлен проектировочный  расчет рессорных пружин.

Модуль проектирования балочных элементов конструкций APM Beam:

•  обновлен пользовательский интерфейс;

•  добавлена возможность одновременного вывода нескольких графиков различных силовых факторов на принтер и в текстовый файл формата *.rtf.

Модуль проектирования технологических процессов APM Technology DEMO version
(возможности текущей версии):

•  формирование и редактирование дерева технологического процесса;

•  оформление технологической документации по ГОСТ;

•  создание и настройка пользовательских форм для оформления документации;

•  редактирование и пополнение баз данных модуля (тексты переходов, оборудование и т.д.).

Прокомментируем некоторые из перечисленных возможностей на конкретных примерах.

Прежде всего следует обратить внимание на новые варианты  визуализации результатов вычислений в модуле APM Structure3D. Для тех, кто использовал систему APM WinMachine ранее, очевидно, что процедура отрисовки полученных результатов существенно изменилась. Это наглядно показывает пример вывода карты эквивалентных напряжений портального крана, рассчитанной в этом модуле (рис. 1). В качестве второго примера (рис. 2) приведена карта напряжений корпусной детали. Карта рассчитана при нагружении конструкции системой сосредоточенных и распределенных сил.

Рис. 1. Новый вид карты эквивалентных напряжений

Рис. 1. Новый вид карты эквивалентных напряжений

Существенным улучшением визуального представления объекта стало и появление при трехмерном отображении объекта  цветовой раскраски стержневых элементов различного поперечного сечения, а также возможность отрисовки слоев элементов разными цветами. Такой вариант представления позволяет как более наглядно  дифференцировать элементы конструкции, так и контролировать построение исходной модели. Новый вариант отображения трехмерного объекта показан на примере портального крана (рис. 3).

Рис. 2. Карта напряжений корпусной детали

Рис. 2. Карта напряжений корпусной детали

Рис. 3. Фрагмент трехмерного изображения стрелы портального крана

Рис. 3. Фрагмент трехмерного изображения стрелы портального крана

Рис. 4. Простановка выносок со значением выбранного параметра на цветовой карте

Рис. 4. Простановка выносок со значением выбранного параметра на цветовой карте

Как уже упоминалось, при выводе результатов можно посмотреть напряжения и прочие параметры в любой интересующей пользователя точке. Эта возможность дополнена простановкой выносок со значением рассчитанного параметра в произвольной точке непосредственно на цветовой карте (рис. 4). В дальнейшем цветовую карту результатов с установленными на ней выносками можно распечатать на принтере и сохранить в RTF-файле. Понятно, что необходимость в этом может возникнуть при анализе напряженно-деформированного состояния объекта, особенно при наличии концентрации напряжений, уровень которых определяет величину усталостной прочности.

К числу новых возможностей системы APM Win Machine можно отнести и появление функции, определяющей значение коэффициента запаса статической прочности.

Важным дополнением конечно-элементного анализа является появившаяся возможность расчета сборочных единиц. Этот расчет реализуется за счет использования условия совместности перемещений.

* * *

В этой статье рассказано о новых возможностях системы APM WinMachine 9.0, которая появилась в начале этого года. Работа по совершенствованию системы продолжается. Определены новые планы и задачи последующих версий. Выпуск очередной версии системы традиционно запланирован на конец мая и приурочен к Ежегодному форуму пользователей системы APM WinMachine. В новой версии ожидается появление инструментов для расчета и проектирования железобетонных конструкций. Одним словом, строителей заинтересует процедура подбора армирования. Кроме того, ожидается появление  механизмов учета расчетных сочетаний усилий при проектировании строительных и машиностроительных объектов, возможности расчета коэффициентов запаса усталостной прочности, системы автоматической  генерации чертежей узловых элементов и многих других инструментов.

САПР и графика 2`2006