6 - 2004

APM WinMachine 8.3: новые возможности и перспективы

Владимир Шелофаст

Что предлагается в новой версии APM WinMachine

Что нового появилось в APM Structure3D

Наши планы и перспективы

С 18 по 19 мая в г.Королеве Московской обл. прошел 5-й ежегодный Форум «Современные компьютерные технологии проектирования механического оборудования и конструкций в среде APM WinMachine», в котором приняли участие более 100 пользователей системы APM WinMachine из разных регионов России и Украины. С основным докладом о современном состоянии разработок программного обеспечения в компании НТЦ АПМ выступил ее генеральный директор Владимир Васильевич Шелофаст. Ниже мы предлагаем вниманию читателей этот доклад, в котором подводятся промежуточные итоги года, прошедшего со дня предыдущего форума (май 2003-го), и намечаются пути развития на ближайший период. Эта информация заинтересует не только нынешних пользователей системы APM WinMachine, но и тех, кто только выбирает программное обеспечение для решения проектировочных и технологических задач.
Кроме разработчиков компании НТЦ АПМ, с докладами на форуме выступили пользователи, которые поделились опытом применения системы APM WinMachine при решении производственных и учебных задач. Наиболее интересные выступления были рекомендованы к публикации в журнале «САПР и графика».

За год, прошедший после 4-го Форума пользователей CAD/CAE/PDM-системы APM WinMachine, компанией НТЦ АПМ была проделана большая работа по дальнейшему улучшению качества разрабатываемого программного обеспечения и расширению его функциональных возможностей.

Предоставить пользователю возможность получения из первых рук информации о новых возможностях нашего ПО и увидеть перспективу его развития — вот основная цель форума. Для пользователей — это возможность познакомиться друг с другом, обменяться опытом, обсудить имеющиеся проблемы и получить мощный импульс для дальнейшего творчества.

Участники форума — фото на память

Участники форума — фото на память

В этом году на форум приехали более ста представителей промышленных предприятий, проектных организаций и вузов, которые являются зарегистрированными пользователями системы APM WinMachine. Среди них были и те для которых APM WinMachine уже давно стал незаменимым инструментом решения насущных производственных задач и которые в течение многих лет заранее отмечают в календаре во второй декаде мая поездку в подмосковный Королев, а также те, кто приобрел наш программный продукт недавно и впервые принял участие в работе столь представительного собрания. Нас радует тот факт, что число пользователей нашей системы увеличивается с каждым годом — об этом свидетельствует ежегодно растущее количество участников форума.

К началу работы форума компания традиционно готовит новую версию системы APM Win­Machine. Не нарушая этой традиции, в мае мы выпустили версию 8.3, которая заменит поставлявшуюся с января нынешнего года версию 8.2.

Понятно, что каждая новая версия любого ПО станет интересной для пользователя только в том случае, если она будет значительно отличаться от предыдущей. Кратко перечислю новые возможности версии 8.3, дающие исчерпывающее представление о современном состоянии системы APM WinMachine.

Что предлагается в новой версии APM WinMachine

Поскольку графические средства являются базой для любой последующей разработки, то перечень новых возможностей начну именно с них, а именно со списка дополнений, внесенных в чертежно-графический редактор APM Graph:

• проведена модернизация интерфейсной части редактора с целью повышения удобства работы пользователя;

• появились интегрированные панели команд с выпадающими панелями инструментов;

• усовершенствован импорт файлов, сохраненных в формате DXF;

• реализована функция автоматической простановки на чертежах обозначений сварных швов в соответствии с ГОСТ 2.312-72;

• добавлена возможность вставки в текст символа из таблицы символов любого шрифта;

• расширены возможности команд, отвечающих за простановку размеров на объектах.

Твердотельная модель респиратора и ее напряженно-деформированное состояние 

Твердотельная модель респиратора и ее напряженно-деформированное состояние (предприятие ПКП «Респиратор»)

Центральное место в системе APM WinMachine занимает модуль моделирования трехмерных объектов APM Studio. В рамках совершенствования этого модуля специалистами отдела трехмерного моделирования в прошедшем году был выполнен большой объем работы. Улучшения коснулись прежде всего алгоритмов процедур геометрического ядра: оно стало работать надежнее и быстрее. Что касается расширения функциональных возможностей самого модуля, то вот их краткий перечень:

• расширен набор команд, необходимых для создания трехмерных моделей: появилась команда «Кручение» для генерации винтовых поверхностей различного назначения (пружин и подобных им элементов), а также команды «Удалить грань», «Рабочая плоскость», «3D-эскиз»;

• введены в эксплуатацию генераторы конечно-элементной сетки для поверхностных и твердотельных моделей, что существенно сокращает время на подготовку моделей к анализу напряженно-деформированного состояния, который проводится с помощью модуля APM Structure3D;

• добавлено чтение файлов формата STEP. Теперь геометрическая модель, созданная в другой графической среде, может быть прочитана в APM Studio.

Некоторые изменения и дополнения внесены в модуль технического документооборота APM DOCs:

• добавлена возможность работы с проектами по сети;

• расширены возможности работы с атрибутами реализованы создание атрибутов по умолчанию, создание шаблонов типов объектов, создание и настройка шаблонов для обозначения документов.

Следует отметить, что сразу же после завершения работы форума начнется плановая кардинальная переработка этого раздела программы APM Win­Machine, результаты которой будут представлены на следующем форуме.

На данном форуме впервые представлен модуль технологической подготовки производства APM Technology. С его помощью можно получить необходимую документацию для технологической подготовки процессов механообработки. Модуль APM Technology позволяет проводить разработку и проектирование технологических процессов изготовления деталей с использованием базы данных по станкам, инструментам, режимам резания, припускам и т.д. (APM Technology Data).

Твердотельная модель рамы пресса и карта напряжений рамы (из сообщения С.Н.Горелова, А.Ю.Казака, Оренбургский государственный университет)

Твердотельная модель рамы пресса и карта напряжений рамы (из сообщения С.Н.Горелова, А.Ю.Казака, Оренбургский государственный университет)

Среди возможностей этого модуля:

• разработка и проектирование технологических процессов на основе данных специализированной базы APM Technology Data;

• интеграция APM Technology с модулем APM Graph для автоматического заполнения геометрических параметров детали при разработке операций (переходов), а также для считывания информации о детали непосредственно с чертежа (наименование, материал и т.д.);

• расчет режимов резания;

• автоматизация процедуры оформления технологической документации (операционные карты, карта технологического процесса и т.д.).

Хотя в настоящее время APM Technology еще не полностью готов к промышленной эксплуатации, но начало его коммерческого использования запланировано на сентябрь.

Изменения коснулись и наших инженерных модулей, в первую очередь модуля APM Spring, который был переработан полностью.

Серьезные изменения претерпел и один из важнейших компонентов системы APM WinMachine — модуль конечно-элементного анализа APM Structure3D. Этот модуль очень быстро прогрессирует, причем и как средство для машиностроительного проектирования, и как инструмент для расчета строительных конструкций. Поэтому имеет смысл подробнее рассказать о достижениях в этой области.

В начало В начало

Что нового появилось в APM Structure3D

По результатам работы в области строительного проектирования модуль APM Structure3D получил сертификат Госстроя России №  0311087 от 05.04.2004 на предмет соответствия этого программного продукта требованиям таких нормативных документов, как СНиП «Нагрузки и воздействия», «Стальные конструкции» и «Строительство в сейсмических районах».

Разумеется, для получения этого сертификата коллективу разработчиков отдела конечно-элементного анализа необходимо было вывести продукт на новый уровень, чтобы он мог удовлетворить тем высоким требованиям, которые предъявляет Госстрой. Отдельно следует отметить появление в APM Structure3D процедуры расчета строительных конструкций, работающих в условиях сейсмического нагружения. Эти расчетные процедуры выполнены по методикам, принятым в Российской Федерации, и полностью отвечают соответствующим СНиП.

Специально для проектировщиков механических конструкций добавлена операция «Проверка несущей способности», позволяющая подобрать необходимое поперечное сечение согласно СНиП из заданной библиотеки. Аналогичный подбор можно выполнить и по машиностроительным нормам. Выполнение подобных операций при создании конструкции способствует ее оптимизации.

Среди нововведений очередной версии системы следует назвать функцию расчета гибкого элемента типа «Канат». Такими объектами при расчете можно моделировать вантовые строительные конструкции, а также элементы кранов, строительных машин, мачт, разного рода висячих объектов и т.д. При расчете канаты и тросы рассматриваются как геометрически нелинейные объекты, что в конечном счете обеспечивает их корректное описание. Отметим также, что в версии 8.3 появилась возможность ввода предварительного деформирования конструкции, включающей гибкие элементы.

В версии 8.3 модуля APM Structure3D реализован новый вид нагружения — давление на поверхность твердотельного элемента. Кроме того, для стержневых и пластинчатых моделей появилась возможность ввода различных температурных полей. Нашими планами предусмотрено и решение задачи термоупругости (то есть учета температурных нагрузок в задачах прочности) для твердотельных объектов. Первым и очень важным шагом в этом направлении является расчет температурных полей. Поскольку в настоящий момент работы по созданию алгоритма расчета полей температур еще не завершены, то и задача термоупругости в целом еще не решена. Мы ожидаем, что справимся с ней к осени текущего года.

Модель буровой установки (завод «Красный пролетарий», г. Стерлитамак, Башкирия)

Модель буровой установки (завод «Красный пролетарий», г. Стерлитамак, Башкирия)

Модель портального крана (Московский университет водного транспорта)

Модель портального крана (Московский университет водного транспорта)

Еще один прорыв в области конечно-элементного анализа — введение в эксплуатацию автоматического генератора разбиений на конечные элементы (КЭ). В версии 8.3 это генератор с постоянным шагом для поверхностных и твердотельных объектов (поверх­ности описываются треугольными КЭ, а твердотельные — четырехугольными). Однако это только первый шаг. Разработчики уже проделали большую работу по созданию генератора разбиений на КЭ с переменным (адаптивным) шагом как для разбиения поверхности, так и для моделирования твердотельных объектов. Такой инструмент позволяет значительно уменьшить размерность решаемых задач и существенно (в десятки, а то и в сотни раз) сократить время их расчета. Пока эта работа не завершена, но ее окончание ожидается в самое ближайшее время.

Что же касается v. 8.3, то увеличения скорости расчета и, следовательно, сокращения времени вычислений разработчики добились посредством внесения качественных изменений в расчетную часть, а также улучшения алгоритмов решения задач устойчивости и динамики собственных и вынужденных колебаний механических конструкций.

Но и это еще не все новшества в модуле APM Structure3D! В версии 8.3 появилась возможность расчета конечных элементов так называемым фронтальным методом. Применение этого метода значительно расширяет возможности APM Structure3D, так как позволяет рассчитывать конструкции очень высокой размерности. По нашему мнению, при таком варианте решения число конечных элементов может быть неограниченным. Разумеется, время расчета при этом заметно увеличивается, однако решение задач, требующих больших технических и временн ы х ресурсов, оказалось для APM Structure3D в принципе возможным. Разрабатываемый генератор разбиения на КЭ с переменным шагом в комбинации с фронтальным методом должен дать очень солидный выигрыш как по расширению классов решаемых задач, так и по скорости вычислений.

Завершая обзор наших достижений в области конечно-элементного анализа, отметим, что в апреле этого года из печати вышло учебное пособие «Проектирование и расчет методом конечных элементов трехмерных конструкций в среде APM WinMachine» (рассматривается версия v. 8.2) А.А.Замрия. Книга, как и ожидалось, оказалась востребованной пользователями — первый тираж (500 экз.) уже почти распродан, а осенью мы планируем выпустить новое издание, в котором найдут отражение изменения, произведенные в версии 8.3.

Подводя итог, следует отметить, что большой объем работ был выполнен в рамках разработки собственного геометрического ядра модуля APM Studio. Это отразилось на качестве подготовки моделей, которые затем передаются в расчетные программы. Существенно расширить область применения программных продуктов НТЦ АПМ можно за счет использования инструментов обмена трехмерными геометрическими моделями посредством формата STEP.

В начало В начало

Наши планы и перспективы

Как обычно, мы готовим новую версию APM WinMachine — на этот раз это будет v. 9.0. — к ежегодной выставке SofTool, которая состоится в конце сентября текущего года. Перечислим задачи, выполнение которых планируется к этому времени:

• будет продолжена работа по усовершенствованию геометрического ядра трехмерного моделирования, при этом предполагается улучшить алгоритмы выполнения операций скругления, пересечения и оптимизации параметров геометрической модели;

• запланирован ввод в эксплуатацию инструментов параметрического представления геометрического объекта в модуле APM Studio, что необходимо для создания библиотек типовых деталей и оптимизации параметров проектируемых объектов;

• должны быть завершены работы по решению задач физической нелинейности (в модуле конечно-элементного анализа APM Structure3D), а прежде всего — задач упруго- пластического деформирования. К этому времени, как уже было сказано, запланирован ввод в эксплуатацию подраздела модуля APM Structure3D, отвечающего за расчет стационарной теплопроводности;

• будут продолжены работы по расчету динамических и кинематических характеристик твердых тел и конструкций (модуль APM Structure3D). До конца календарного года ожидается выход первой версии нового модуля системы APM WinMachine — модуля прогнозирования динамики, который должен параллельно вести расчет напряженно-деформированного состояния рассматриваемого объекта;

• для строителей планируется разработка инструмента расчета железобетонных конструкций, который создается совместно с московским Научно-исследовательским институтом промышленных зданий (этот проект планировался к выполнению довольно давно, но приступить к его реализации нам удалось только сейчас);

• будет подготовлена коммерческая версия модуля технологической подготовки производства по механообработке APM Technology. С появлением такого программного продукта система APM WinMachine получит статус CAM-системы. У нас намечены большие планы в области технологической подготовки производства, но говорить об этом пока рано;

• планируются существенные изменения и дополнения в модуле документооборота APM DOCs (о новых его возможностях будет рассказано в отдельной статье — Прим. ред. );

• как всегда, будут реализованы и другие наши программы по модернизации уже поставляемых пользователям модулей.

* * *

Выше перечислены только самые масштабные проекты. Возможно, будут и коррективы. В конце года, как обычно, для журнала будет подготовлена статья о фактическом состоянии нашего программного обеспечения на конец 2004-го. Тогда и станет ясно, какие планы нам удастся воплотить. В любом случае, коллектив НТЦ АПМ приложит все силы, задействует все свои знания и умения, чтобы не только не разочаровать многочисленных пользователей APM WinMachine, но и порадовать их новыми разработками.

В начало В начало

«САПР и графика» 6'2004