Тяжелые системы

Наибольшими возможностями обладают полномасштабные тя­желые CAD/CAM/CAE системы. Наиболее распространенными из них являются CADDS-5, CATIA, Cimatron, Euclid, I-DEAS, INTERGRAPH, MicroStation, Pro/ENGINEER, Unigraphics и некото­рые другие. Это сложные многофункциональные системы, в состав которых входит большой набор модулей различного назначения, Ти­повой набор модулей включает:

• графическое ядро (как правило, второго поколения);

• широкий набор модулей для различных видов анализа с использованием МКЭ (метода конечных элементов) и моделирования кинематики и динамики механизмов;

• набор модулей для генерации управляющих программ для раз­личных видов механообработки NC);

• модули обмена данными в различных графических форматах (IGES, STEP, DXF, VGA-FS и др.);

• модули управления данными проекта в гетерогенной сети (на­ пример, PDM);

• собственная или коммерческая СУБД.

Этот базовый набор модулей дополняется различными вспомо­гательными модулями, расширяющими возможности систем. Очень часто в состав универсальных систем включаются широко известные специализированные пакеты, такие как ADAMS, Ansys, ISPA, MoldFlow, Nastran, Nisa II, Patran.

Основной принцип твердотельного моделирования - построение сложных моделей простыми средствами. Для построения любого твердого тела необходимо сначала создать плоский эскиз в модуле Sketcher. Причем совсем необязательно сразу вычерчивать точный эскиз, вполне достаточно выдержать форму эскиза, а затем образмерить. Образмеривание очень важно для последующей параметриза­ции. Указывать необходимо только те размеры, которые в будущем будут параметризованы. Вовсе необязательно при проектировании многоступенчатого компрессора каждый раз строить диск заново, можно использовать существующую параметрическую модель, корректируя нужные размеры. На любую модель может быть заведена документация, включающая рабочие чертежи и специфика­ции

Легкие системы

Легкие системы обычно имеют ограниченный набор модулей, включающий геометрический моделлер (графическое ядро) с 3D-поверхностной графикой (иногда с 3D-твердотельной), модуль визуа­лизации трехмерных тел, модуль генерации программ для оборудова­ния с ЧПУ и др. Как правило, лег­кие системы эксплуатируются на недорогих ПЭВМ или дешевых ра­бочих станциях (PC). Подобные системы обычно не имеют модулей управления данными проекта, функционального анализа проекта и управления механосборками. К системам этого класса можно отнести такие недорогие и популярные в нашей стране системы, как AutoCAD, Caddy, MasterCAM и др. Отечественные системы, разрабо­танные для ПЭВМ: ADEM (Москва), система Альфа (УГАТУ), КОМПАС (фирма "Аскон"), T-Flex (Москва); Кредо (НИЦ АСК), СПРУТ (Форт Диалог), TopCAD и др.

Фирмы постоянно наращивают возможности систем низкого уровня, приближая их к системам среднего уровня и полномасштаб­ным системам. В России практически все моторные ОКБ, заводы и НИИ имеют и используют такого рода системы. С их помощью орга­низуют чертежное хозяйство на предприятии.

САМ-системы

Это системы для подготовки управляющих программ для техно­логического оборудования с числовым программным управлением. Как правило, эти системы имеют собственный, достаточно развитый графический редактор, позволяющий на основе чертежа детали соз­давать ее геометрическую модель, которая затем используется для генерации управляющей программы. Примеров таких программ для ПЭВМ и рабочих станций достаточно много, к наиболее известным, можно отнести следующие: SmartCAM, CIM CAD, Cimplex, Euclid, PEPS, DUCT, Спрут и др. Часто они специализируются на конкрет­ных видах механообработки или имеют набор специализированных модулей.

Практическая эксплуатация системы чаще всего начинается с вопросов, касающихся технологической подготовки производства, а именно:

• проектирование наиболее сложных элементов литейной осна­стки для неохлаждаемых турбинных лопаток;

• создание на языках Си и GRIP необходимых сервисных приложений;

• разработка управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ (рис. 3.3).

Постепенно область применения такого рода автоматизирован­ных систем расширяется. Применение САМ-систем в совокупности с другими организационными и техническими мероприятиями позво­ляет сократить срок технологической подготовки производства для турбинных лопаток в среднем в 3 раза. При этом удается повысить качество изготавливаемой литейной оснастки, избавиться от большей части ручного труда по доводке пресс-форм, перевести все трудоем­кие операции на программные станки с ЧПУ, гарантировать повто­ряемость форм в дополнительных комплектах оснастки, уйти от не­обходимости изготавливать шаблоны для контроля литейной оснаст­ки и используемых для ее изготовления электродов.

САЕ - континуальные системы прочностного, теплового и газодинамического анализа

Программные средства, используемые для прочностного, тепло­вого и газодинамического анализа проектируемых двигателей, их систем, узлов и деталей, обычно отличаются высокой сложностью и стоимостью. Они охватывают широкий круг задач моделирования упругонапряженного, деформированного, теплового состояния, коле­баний конструкции, стационарного и нестационарного газодинамиче­ского и теплового моделирования с учетом вязкости, турбулентных явлений, пограничного слоя и т.п.

Наиболее распространены континуальные системы для модели­рования на распределенном уровне, использующие решение систем дифференциальных уравнений в частных производных методом ко­нечных элементов (МКЭ). Они, в свою очередь, также делятся на универсальные системы анализа с использованием МКЭ и специали­зированные. В авиадвигателестроении наиболее известны такие уни­версальные системы, как NASTRAN (разработанный по заказу NASA), Nisa II, Patran, Ansys, отечественная ISPA и другие, позво­ляющие выполнять различные виды анализа на распределенном уровне. Специализированные системы МКЭ ориентированы на кон­кретные виды анализа. Примерами таких систем могут служить паке­ты Flotran, Fluid, CF/Design, Tascflow, предназначенные для модели­рования гидрогазодинамических процессов, Fatik для моделирования процессов разрушения, SIMTEC и MAGMAsoft, предназначенные для моделирования процессов отвердевания металлических отливок, Mold Flow - для моделирования процессов литья пластмасс и компо­зиционных материалов, OPTRIS - для моделирования деформаций и др.

Для моделирования кинематики и динамики авиадвигателей и механизмов в их составе используются пакеты ADAMS, DADS и др.

Рис. 3.5. Чертеж КВД, выполненный в КОМПАСе.

Рис. 3.6. 3D модель, выполненная в Unigraphics.

Рис. 3.7. Температурное поле охлаждаемой рабочей лопатки, рассчитанное в ANSYS.