5 причин полюбить Inventor Nastran

В этой статье будут представлены основные новинки в инструменте Inventor Nastran для расчёта на прочность. Опытным пользователям этот инструмент может быть известен под старым названием Nastran In-CAD, которое изменилось в 2019 году.

Компания Autodesk приобрела решатель Nastran у компании NEI Software. Nastran In-CAD был представлен в 2014 году. Как и все новые продукты, он изначально имел свои технические недоработки и был холодно принят пользователями, которые не понимали необходимость нового инструмента, ведь в Autodesk Inventor уже существовал стандартный расчётный модуль. В последствии разработчикам удалось исправить серьёзные недоработки и показать пользователям, насколько высок потенциал нового расчётного инструмента. Постепенно Nastran In-CAD стал основным инструментом для расчёта прочности и превзошёл стандартный расчётный модуль Autodesk Inventor. С каждым релизом Nastran In-CAD становился более удобным и наглядным, именно на эти особенности Autodesk сделал ставку, вводя новый продукт. Время расчёта сокращалось, инструментом могли пользоваться рядовые инженеры. Изначально Nastran In-CAD приобретался отдельно, но для удобства его включили в часть машиностроительной коллекции. Новый расчётный инструмент является связующим звеном программ для анализа и взаимодействует с такими программами, как Autodesk CFD (анализ потоков), Autodesk Moldflow (литьё пластмасс) и Helius Composite (композитные материалы).

Таким образом, NastranIn-CAD постепенно преобразовался в Inventor Nastran, в его последнем релизе было представлено несколько новых возможностей:

Анализ сходимости сетки конечных элементов.
Новый тип нагрузки – гидростатическая (ускоряется расчёт сосудов, в которых находится жидкость).
Новые виды граничных условий – штифт (pin) и без трения (frictionless).
Добавлена разновидность контакта – посадка с натягом (shrink fit).
Взаимодействие с PDM-системой Vault для управления результатами анализа.

Сходимость конечных элементов

Во время выполнения расчёта для начала надо разбить исследуемый элемент. У начинающих инженеров встаёт вопрос: какой размер конечных элементов выбрать? Анализ сходимости должен ответить на этот вопрос. На этапе создания сетки конечных элементов программа сама производит ряд расчётов, которые автоматически анализируются и сравниваются между собой, далее выбирается оптимальная сетка. Сетка конечных элементов задаётся с помощью функции Mesh Settings, после нажатия на кнопку функции появится диалоговое окно, в котором генерируется сетка.

Для выполнения расчёта сетки нужно кликнуть Convergence Settings.

При выполнении расчёта появляется окно Convergence Settingsю, в котором задаётся ряд параметров:

Как определить размер элемента – глобально по всей детали либо локально для мест, в которых образуются скачки напряжений.
Число расчётных итераций, за которое определяется сходимость. При каждом расчёте происходит изменение размера конечного элемента.
Условие завершения анализа сходимости – разница между результатами в процентах.
Коэффициент для элементов с ошибками в геометрии: 0 – рассматриваются все; 1 – ни один из таких элементов не учитывается; 0,9 – к 10% применяется уточнение сетки.
Коэффициент увеличения размера элемента в критических областях – радиусы, отверстия и др.

При каждом расчёте происходит изменение размера конечного элемента. Расчёты сравниваются между собой, и если разница не превышает заданную разницу, то будет найдена сходимость и размер конечного элемента. Программа останавливает поиск, если превышается количество итераций. Поиск сходимости идёт до тех пор, пока не достигается выполнение одного из условий.

В результате программа представляет график анализа. На графике изображена зависимость напряжений от номера расчёта. Для каждого расчёта указан уровень сходимости и возможная ошибка в результате данного анализа.

Гидростатическая нагрузка

Ранее нагрузки от жидкостей определялись следующим образом:

тип нагрузки Preassure;
определяется значение давления на дне сосуда – расчёт по формуле;
задаётся значение давления на поверхности – 0;
в окне вводятся значения давления.

Этот способ расчёта требовал дополнительных действий и вычислений, что увеличивало время работы. В новой версии программы появляется отдельный тип нагрузки – Hydrostatic Load. Для выполнения анализа необходимо задать:

точку на поверхности жидкости;
направление увеличения глубины;
плотность жидкости;
давление на поверхности.

Затем достаточно кликнуть кнопку «ОК», и расчёт будет выполнен.

Новые типы граничных условий

«Штифт» (Pin) Для того чтобы воспроизвести поведение штифта в отверстии, назначается новый тип контакта Pin, который применяется к цилиндрическим поверхностям для предотвращения перемещений в радиальных, осевых или тангенциальных направлениях. Ранее для воспроизведения штифта пользователь самостоятельно определял степени свободы, которые необходимо закрепить, что могло привести к ошибке. В новом обновлении пользователем фиксируются только виды перемещения, а степени свободы закрепляются программой автоматически.
«Без трения» (Frictionless) Применяется для предотвращения перемещения плоских и цилиндрических поверхностей в направлении, перпендикулярном плоскости, на которую они опираются.

Новый контакт – «Посадка с натягом» (Shrink Fit)

Существует два типа контакта «Посадка с натягом»:

«Со скольжением» (Sliding) – применяется для поверхности контакта с начальным натягом между контактирующими деталями, где допускается скольжение;
«Без скольжения» (No sliding) – ведёт себя как тип контакта «Разъединение/Без скольжения», но с начальным взаимодействием между деталями используется, когда интенсивность трения достаточно велика, чтобы предотвратить относительное скольжение между контактируемыми поверхностями.

Взаимодействие через PDM-систему Vault

Актуален вопрос управления результатами проекта. После выполнения расчётов пользователю необходимо сохранить, поделиться или переместить результаты анализа, они хранятся в определённых папках, поиск которых займёт большое количество времени.

Новая версия Inventor Nastran получила возможность работать с данными анализа. Результаты расчётов формируются в один файл, который отображается в дереве проекта. Для этого необходимо в дереве проекта кликнуть правой кнопкой мыши Analyze и в появившемся списке выбрать пункт Create Updated Vault Package.

В итоге инструмент Inventor Nastran серьёзно обновился и сменил название, а пользователи получили ряд удобных нововведений:

больше не нужно тратить время на определение размера сетки конечных элементов;
новый тип нагрузки;
подробная настройка граничных условий, новые граничные условия;
контактные взаимодействия под разные задачи, новый тип контакта;
результаты расчётов можно хранить в одном файле.

Inventor Nastran является уникальным инструментом для решения задач прочности, который входит в большую машиностроительную коллекцию.

Опубликовано 03 Сентября 2020

Что нового в Autodesk Inventor Nastran 2022

В последнем обновлении основного инструмента Autodesk для анализа прочности разработчики уделили внимание как повышению удобства пользования, так и расширению возможностей расчета. Также была улучшена появившаяся недавно автоматизация расчетов. В этой статье мы подробно рассмотрим все изменения Inventor Nastran 2022.

Поддержка инструмента «Состояние модели»

Недавно появившийся в Inventor инструмент «Состояние модели» теперь доступен и в Nastran. Он позволяет определять несколько состояний в одном документе и может быть применен как к деталям, так и к сборкам. Уровень детализации сборки, используемый в прежних версиях будет перенесен в функционал «Состояние модели». Теперь в диалоговом окне New/Edit Analysis на вкладке Model State «Уровень детализации» заменен на «Состояние модели».

Использование iLogic для удаления нагрузок и граничных условий

В iLogic добавлены команды для удаления нагрузок и закреплений, аналогичные возможностям для материалов и идеализаций.

Увеличение функциональности Explicit Analysis

Данный тип расчета получил улучшение в трех ключевых областях как для анализа явной динамики (explicit dynamics), так и динамики, независимой от времени (quasi-static):

Inventor Nastran теперь поддерживает расширенные свойства гиперупругого материала для явного анализа с учетом коэффициента Маллина (Mullin’s coefficient). Данный коэффициент описывает одноименный эффект, заключающийся в разупрочнении гиперупругих материалов из-за релаксации напряжений.

Поддержка критерия текучести Друкера-Прагера для упругопластических и пластических нелинейных материалов. Теперь пользователи могут изменять расширенные свойства, такие как угол растяжения (Dilation Angle) и тип кривой текучести, для билинейного и пластического нелинейного материала. Напомним, что критерий Друкера-Прагера предназначен для описания поведения и разрушения при пластических деформациях бетона, полимеров, пены и других, материалов, зависящих от давления.

Поддержка анализа хрупких материалов позволит выполнять расчет таких материалов, как бетон и стекло.

Величина инерции точечной массы

Величины моментов инерции относительно центра тяжести точечной массы, вычисленной программой, заполняют настройки автоматически. Поддерживается только для сборок (*.iam). Эта функция особенно полезна при выполнении модального и динамического анализа.

Улучшайте быстроту и качество инженерных расчетов вместе с Inventor Nastran и следите за новостями обновлений на сайте и в официальном YouTube-канале. Не забудьте подписаться, чтобы не пропустить полезные видео по работе в продуктах Autodesk.

Опубликовано 31 Августа 2021

При подготовке материала использовались источники:
https://www.pointcad.ru/novosti/5-prichin-polyubit-inventor-nastran
https://www.pointcad.ru/novosti/chto-novogo-v-autodesk-inventor-nastran-2022

Что за программа настран