Комплекс CAE Fidesys — уникальное решение для инженерного анализа
Сегодня Россия является одной из ведущих горнодобывающих стран мира. Огромные, во многом еще неосвоенные минеральные ресурсы страны — это потенциал нашей экономики. В современных условиях, когда остро стоит задача обеспечения человечества топливом и сырьем, российские минеральные запасы могут стать стратегическим резервом для всей планеты. Однако существует ряд технологических факторов, серьезно сдерживающих наращивание темпов добычи минеральных ресурсов.
Например, производимые при добыче сырья горные работы нарушают первичное напряженное состояние породных массивов. Этот процесс приводит к образованию пустот. Находящиеся вокруг породы смещаются в направлении выработанного пространства. При этом рядом с ним формируется новое напряженнодеформированное состояние. Если это состояние превосходит некоторое предельное значение, начинается разрушение массива. Даже небольшое отклонение от нормы может представлять опасность для нормальной эксплуатации выработок и грозит потерей устойчивости и обрушением. Для исследования этой проблемы остро встала задача проведения анализа геомеханических процессов с целью определения напряжений и деформации вблизи выработок.
Сетка вблизи выработок
Горизонтальные перемещения вблизи выработок (м)
Для решения данной и аналогичных задач некоторое время назад для мирового и российского рынка был разработан новый программный продукт в области CAE — Fidesys от одноименного российского разработчика, эксклюзивным дистрибьютором которого в России является компания Consistent Software Distribution (CSD). CAEсистема Fidesys предназначена для решения задач прочности как в горнодобывающей области, так и в машиностроении и многих других отраслях промышленности. Создан удобный и эффективный инструмент, позволяющий осуществлять полный цикл прочностного инженерного анализа CADмодели: построение расчетной сетки, задание нагрузок и механических свойств материала, выбор и настройка МКЭрешателя, расчет модели, визуализация результатов расчета. Высокая точность и скорость вычислений была достигнута за счет использования современных технологий, результативность применения которых подтверждена широким набором тестов.
Также, помимо наиболее востребованного в области прочностных расчетов функционала, компания Fidesys располагает совершенно уникальными разработками, аналогов которым на данный момент не существует ни на российском, ни на мировом рынках. Эти разработки реализованы в дополнительном модуле Fidesys Dynamics. С его помощью, в частности, были решены актуальные задачи, речь о которых пойдет далее. Уникальность Fidesys Dynamics определяется используемым для проведения расчетов методом спектральных элементов. Преимущество этого метода состоит, главным образом, в скорости и повышенной точности расчетов.
Одной из организаций, использовавшей возможности модуля в рамках комплекса Fidesys, стал Научноисследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела — Межотраслевой научный центр ВНИМИ.
Имитационная модель горных выработок
С помощью комплекса Fidesys была смоделирована задача, характерная для условий ведения подземных горных работ на рудных месторождениях. А именно — исследовался объект, представляющий собой прямоугольный параллелепипед из горной породы. На глубине 550 м от поверхности, в горизонтальной плоскости, были расположены несколько параллельных горных выработок (пустот) квадратного сечения. Смежные выработки были отделены друг от друга целиками из горной породы. За счет сил гравитации 550метровая толща пород оказывала давление, в результате чего вокруг выработок возникали повышенные напряжения и появлялись деформации.
Была поставлена задача определить интенсивность напряжений по Мизесу, изолинии, первые главные деформации вблизи выработок.
С поставленной задачей комплекс CAE Fidesys справился отлично, за что получил высокую оценку работников лаборатории геомеханики рудных и нерудных месторождений ВНИМИ. При этом была отмечена высокая функциональность решения при простоте интерфейса программы и невысоких системных требованиях комплекса. В результате использования программного продукта сотрудники института получили все необходимые данные и инструменты для дальнейшего моделирования и решения задач, характерных для горнодобывающей отрасли.
Материалы предоставлены компанией CSD — эксклюзивным дистрибьютором ПО Fidesys на территории России.
