ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

1. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Образовательная программа дополнительного профессионального образования (повышения квалификации): «Современный инженерный анализ с использованием CAE-систем на примере программного комплекса ANSYS» Содержание презентации: • Информация о «Базовом Центре Проектирования» • Информация о программе повышения квалификации • Опыт «Базового Центра Проектирования» в проведении НИОКР в интересах предприятий реального сектора экономики

2. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ Базовый Центр Проектирования • Решение задач, включающих анализ прочностных, теплофизических, электромагнитных, акустических, гидрогазодинамических и др. характеристик различных устройств • Инженерный консалтинг для юридических и физических лиц, осуществляющих инновационные разработки, выполнение договорных работ, ОКР, НИОКР. • Проведение обучающих школ-семинаров в области проектирования инновационных разработок • Обучение специалистов пользованию современными инструментами проведения инновационных работ - программными продуктами САПР и инженерного анализа конструкций и процессов (CAD/CAE – системы)

3. Базовый центр проектирования • Основной целью БЦП является - применение программных продуктов современного инженерного анализа (CAD/CAE-систем) для поддержки проектных работ, выполняемых в высокотехнологических организациях. Применение CAD/CAE-систем позволяет за счет замены экспериментальной отработки изделий их компьютерными моделями: • снизить затраты на проектирование • существенно уменьшить сроки проектирования • использовать больше возможностей по оптимизации изделий. • Необходимые условия, имеющиеся в БЦП для эффективного применения CAD/CAE-систем: • наличие профессиональных лицензионных программных пакетов • наличие высококвалифицированных специалистов, обладающих знаниями в области математики, физики, техники • большой опыт проведения работ с использованием CAD/CAE-систем

4. Базовый центр проектирования • Оборудование БЦП • Рабочие станции: 6-ти ядерный процессор (12 потоков) Intel Core i7-3930k 3.2 ГГц, 64 Гб ОЗУ, проф. видеоадаптер Nvidia Quadro 4000, HDD 5 Тб, два монитора, производительность в тесте Linpack 73 ГФлопс. • CерверыSupermicro: десять 8-ми ядерных процессоров (160 потоков) Intel Xeon E7-8870 2.4 ГГц, 512 Гб ОЗУ, проф. видеоадаптер Nvidia Quadro 2000, HDD 5 Тб, производительность в тесте Linpack 350 ГФлопс. • Вычислительные станции с графическим ускорителем (GPU): 6-ти ядерный процессор (12 потоков) Intel Core i7-3960X 3.3 ГГц, 64 Гб ОЗУ, 3 шт. GPUNvidia Tesla C2075, HDD 5.5 Тб. • Широкоформатное (А0) цветное МФУ (плоттер Canon iPF825 + сканер Contex SD4420 mfp). • Программное обеспечение- лицензионные пакеты: • AutoCAD, Inventor, SolidWorks • ANSYS Multiphysics (полныеверсии 11 и 13), • LS-Dyna, AutoDyn, CivilFEM , • ANSYS CFX, Fluent, • GRASP, FEKO, Ansoft Designer

5. Пакеты программ Гидро- и газодинамика • внутренняя гидрогазодинамика (течения в трубопроводах, каналах произвольной формы) • внешняя гидрогазодинамика (ветровое воздействие на здания, наземные антенны, нагрузки на гидротехнические объекты) • - вращающиеся машины (турбины, насосы, вентиляторные установки, центрифуги) • - горение(промышленные горелочные устройства, моделирование пожаров) • многокомпонентные течения (течения с примесями, смешение газов, выбросы вредных веществ в атмосферу)

6. Пакеты программ AutoDyn Прочностной анализ: - Напряженно-деформированное состояние конструкции - Уточненный расчет зон концентрации напряжений - Определение собственных частот конструкции - Расчет предельного числа циклов работы, прочность при циклическом нагружении - Устойчивость конструкций - Нелинейные свойства материалов (пластичность, текучесть, разрушение) - Геометрическая нелинейность (большие перемещения) Динамический анализ: вибрационное воздействие, ударное взаимодействие, сейсмика, случайные воздействия - Моделирование процессов формообразования (прокат, штамповка) Анализ тепловых процессов: теплопроводность, конвективный, радиационный теплообмен, фазовые превращения Сопряженные задачи тепломассообмена и прочности

7. Пакеты программ FEKO GRASP Строительство - Промышленные здания, высоко возвышающиесяздания и спортивные сооружения - Мосты (подвесные, вантовые и т.д.) - Сейсмические расчеты - Атомные, ветровые и тепловые электростанции - Преднапряженные и нелинейные бетонные конструкции - Фундаменты (плиты, сваи, стены и т.д.) - Дамбы (бетонные, земляные и т.д.) - Вантовые конструкции, специальные здания и т.д. Электромагнитные решения Электродвигатели, реле, соленоиды и проектирование магнитовПроектирование микроволновых устройств, радиочастотная микроэлектромеханика (RF MEMS) Электромагнитное рассеяние на объектах любой сложности (системы антенн, здания) с использованием теорий физической и геометрической оптики

8. Предприятия-заказчики

9. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Образовательная программа дополнительного профессионального образования (повышения квалификации) : «Современный инженерный анализ с использованием CAE-систем на примере программного комплекса ANSYS» • УГС, направление повышения квалификации: • 151600 Прикладная механика, 223200 Техническая физика • Приоритетное направление модернизации и технологического развития экономики России: Развитие транспортных и космических систем • Продолжительность: 72 часа

10. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Цель: формирование компетенций слушателей в области использования современных программных продуктов инженерного анализа Задачи, решаемые при обучении: 1. Дать сведения о теоретических основах и возможностях современных CAE-систем. 2. Обучить слушателей начальным навыкам и эффективным приемам работы с программным комплексом ANSYS на следующих задачах: статический и динамический прочностной анализ, нелинейные задачи, задачи теплообмена. 3. Обеспечить возможность практической работы с использованием лицензионного программного обеспечения, установленного не только на персональные компьютеры, но и на высокопроизводительные вычислительные средства.

11. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Лица, прошедшие повышение квалификации, будут: • Знать: основные элементы теоретических основ механики сплошной среды и механики деформируемого твердого те-ла; основы метода конечных элементов. • Уметь: решать задачи статического и динамического теплового и прочностного анализа технических устройств, критически оценивать результаты компьютерного моделирования и определять направления оптимизации конструкции изделий. • Владеть: основными приемами математического моделирования, программным комплексом ANSYS для решения задач инженерного анализа.

12. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Программа содержит два модуля: • 1. Основы прочностного и теплового инженерного анализа. • 2. Применение комплекса ANSYS в проектировании технических устройств. Объем программы и виды учебной работы

13. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Содержание модуля «Основы прочностного и теплового инженерного анализа»: • Раздел 1. Основы механики сплошных сред и теплофизики Тема 1.1. Основы механики деформируемых тел. Описание деформированного состояния тела. Тема 1.2. Описание напряженного состояния тела. Система уравнений для описания напряженно-деформированного состояния Тема 1.3. Основы теплопроводности твердых тел • Раздел 2. Метод конечных элементов – основа САЕ-систем Тема 2.1. Обзор возможностей современных CAE-систем. Тема 2.2. Основные положения, необходимые для дискретизации исходных уравнений. Преобразование уравнений. • Раздел 3. Описание программного комплекса ANSYS Тема 3.1. Интерактивный и пакетный режимы работы. Параметры командной строки. Основные стадии решения задачи. Тема 3.2. Препроцессорная подготовка. Приложение нагрузок и получение решения. Тема 3.3. Постпроцессорная обработка. Отображение и анализ результатов расчетов.

14. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Содержание модуля «Основы прочностного и теплового инженерного анализа» (продолжение): • Раздел 4. Статический прочностной анализ. Тема 4.1. Основные типы и имена элементов. Тема 4.2. Построение геометрической модели. Тема 4.3. Разбиение на конечные элементы. Определение напряженно-деформированного состояния. • Раздел 5. Тепловой анализ. Тема 5.1. Виды теплообмена. Типы конечных элементов. Тема 5.2. Построение модели. Тема 5.3. Задание граничных условий. Стационарные задачи теплообмена. Тема 5.4. Нестационарный анализ. Тема 5.5. Радиационный теплообмен. Тема 5.6. Решение учебной задачи.

15. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Содержание модуля «Применение комплекса ANSYS в проектировании технических устройств»: • Раздел 1. Динамический прочностной анализ. Тема 1.1. Типы динамического анализа. Коэффициент демпфирования. Тема 1.2. Модальный анализ. Тема 1.3. Гармонический анализ. Тема 1.4. Спектральный анализ. Тема 1.5. Полный переходный анализ. Тема 1.6. Решение учебной задачи. • Раздел 2. Нелинейный анализ. Тема 2.1. Геометрическая и физическая нелинейность. Тема 2.2. Пластичность, гиперупругость, ползучесть. Тема 2.3. Особенности решения нелинейных задач. Процедура рестарта. Тема 2.4. Контактные задачи. Решение учебной задачи. • Раздел 3. Организация решения задач на суперкомпьютере. Тема 3.1. Организация доступа к кластеру. Варианты распараллеливания. Тема 3.2. Запуск ANSYS на кластере. Решение учебной задачи. • Раздел 4. Практическая работа – решение индивидуальной задачи слушателя. Тема 4.1. Постановка задачи. Тема 4.2. Построение геометрической и конечно-элементной модели. Тема 4.3. Решение и анализ результатов.

16. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Содержание модуля «Основы прочностного и теплового инженерного анализа» (продолжение): • Раздел 4. Статический прочностной анализ. Тема 4.1. Основные типы и имена элементов. Тема 4.2. Построение геометрической модели. Тема 4.3. Разбиение на конечные элементы. Определение напряженно-деформированного состояния. • Раздел 5. Тепловой анализ. Тема 5.1. Виды теплообмена. Типы конечных элементов. Тема 5.2. Построение модели. Тема 5.3. Задание граничных условий. Стационарные задачи теплообмена. Тема 5.4. Нестационарный анализ. Тема 5.5. Радиационный теплообмен. Тема 5.6. Решение учебной задачи.

17. ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И МЕХАНИКИ БАЗОВЫЙ ЦЕНТР ПРОЕКТИРОВАНИЯ Опыт решения инженерных задач для предприятий реального сектора экономики

18. Проведенные работы Моделирование активаторной машины Заказчик: ОАО Центрсибнефтепровод Задачи: комплексное моделирование активаторной машины для подтверждения проектных параметров и выбора оптимальных режимов работы Срок исполнения: 1 месяц

19. Проведенные работы Моделирование и расчет шахтноговентилятора Заказчик: ОАО ТЭМЗ Задачи: определение характеристик шахтного вентилятора при различных режимах работы (с использованием предоставленной CAD-модели) Срок исполнения: 1 месяц

20. Проведенные работы Расчета гидравлической цепи смесителя-дозатора БДП-10000г/5000г/3000г Общий вид смесителя Схема калибровочной диафрагмы в боковом потоке Коэффициент смешения Заказчик: ОАО Центрсибнефтепровод Задачи: подбор диафрагмы для достижения постоянного коэффициента смешения в заданном диапазоне расходов Результаты: значительно сокращена экспериментальная отработка Срок исполнения: 1 месяц

21. Проведенные работы коэф. смешения расход Расчет гидравлической схемы бака-дозатора БДП-17000В Заказчик:ООО «Пожнефтехим» Задачи: выбор гидравлической схемы для достижения постоянного коэффициента смешения в заданном диапазоне расходов Результаты: значительно сокращена экспериментальная отработка Срок исполнения: 1 месяц Сравнение расчетных характеристик с экспериментом Гидравлическая схема

22. Проведенные работы Макс. смещения Макс. напряжения Анализ сейсмостойкости сдвоенного бака-дозатора БДП-17000В Заказчик:ООО «Пожнефтехим» Задачи: подтверждение сейсмостойкости расчетным методом по ГОСТ-30546.1-98 Результаты: по результатам расчетов усилены некоторые детали конструкции Срок исполнения: 1 месяц КЭ модель

23. Проведенные работы Анализ сейсмостойкости сдвоенного бака-дозатора БДП-17000В (расчет по акселерограмме) Акселерограмма График максимальных напряжений по времени Амплитудно-частотная характеристика (при воздействии по оси Х) График смещений по времени (фрагмент) Места установки виртуальных «датчиков»

24. Проведенные работы Расчет НДС понтона Конечно-элементная модель Заказчик: ООО ДВАГИС 2002 Задачи: математическое моделирование понтона с целью определения его эксплуатационных характеристик Результаты: подтверждены заявленные технические характеристики Срок исполнения: 2 недели Результаты расчетанапряженного состояния при избыточном давлении 0.4 атм

25. Проведенные работы Прочностной и сейсмический расчет герметизатора «Кайман» Результаты расчета при давлении 3 атм Зависимость смещения сердечника от давления в трубе Конечно-элементная модель Заказчик: ОАО Центрсибнефтепровод Задачи: моделирование поведения герметизатора при различном давлении в нефтепроводе Результаты: подтверждены заявленные технические характеристики Срок исполнения: 2 недели Напряжения при действии линейного ускорения

26. Проведенные работы Моделирование зонтичного рефлектора (комплексный анализ конструкции) ЗаказчикОАО «ИСС им. акад. М.Ф. Решетнёва» Задача: определение оптимальных характеристик натяжения вант Срок исполнения: 12 месяцев прототип Конечно-элементная модель Напряжения в конструкции

27. Проведенные работы Исследование НДС рефлектора антенны при воздействии ветровой нагрузки Статический анализ всей конструкции при различных нагружениях Подробный расчет наиболее нагруженных элементов Модальный анализ и оценка влияния динамических эффектов Заказчик: ООО НПФ «Микран» Задача: подтверждение работоспособности рефлектора при ветровых нагрузках (до 100 м/с) Срок исполнения: 1 месяц

28. Проведенные работы Давление жидкости при землетрясении Макс.напряжения в стойках Напряжения в элементах конструкции Анализ сейсмостойкости мобильных емкостей для нефтепродуктов Заказчик:ООО «Двагис» Задачи: подтверждение сейсмостойкости расчетным методом по ГОСТ-30546.1-98 Результаты: по результатам расчетов усилены некоторые детали конструкции Срок исполнения: 3 месяца

29. Проведенные работы Анализ сейсмостойкости ряда устройств для ГХК Заказчик:ООО «Атомпромресурсы» Задачи: подтверждение сейсмостойкости расчетным методом по НП-031-01 и ГОСТ-30546.1-98 Результаты: сейсмостойкость подтверждена Срок исполнения: 3 месяца КЭ модель

30. Проведенные работы Анализ сейсмостойкости ряда устройств для ГХК Заказчик:ООО «Атомпромресурсы» Задачи: подтверждение сейсмостойкости расчетным методом по НП-031-01 и ГОСТ-30546.1-98 Результаты: сейсмостойкость подтверждена Срок исполнения: 3 месяца CAD модель Эквивалентные напряжения КЭ модель Напряжения при расчете по акселерограмме КЭ модель

31. Проведенные работы Моделирование физико-химических процессов в химических реакторах

32. Проведенные работы Моделирование физико-химических процессов в химических реакторах Заказчик: ОАО «Ангарский Электролизный Химический Комбинат» Результаты: проведено математическое моделирование двухфазного потока газа в реакторе с учетом реагирующих частиц • получены характеристики аэродинамических и химических процессов в реакторе и рабочей зоне установок улавливания Срок исполнения: 6 месяцев

33. Проведенные работы Проведенные работы Проведенные работы Моделирование процесса спекания топливной таблетки Моделирование процесса спекания топливной таблетки Моделирование процесса спекания топливной таблетки Заказчик: ОАО «ВНИИНМ им. академика А.А.Бочвара» Срок исполнения: 12 месяцев Заказчик: ОАО «ВНИИНМ им. академика А.А.Бочвара» Срок исполнения: 12 месяцев

34. Проведенные работы Исследование напряженно-деформированного состояния причала Заказчик: ЗАО «Дальтрансуголь» Результаты: • проведено комплексное моделирование конструкции пирса • математическая модель привязана к показаниям датчиков смещений и деформаций • создана система мониторинга причала Срок исполнения: 1 год Геометрическая модель конструкции с учетом грунта

35. Проведенные работы Система мониторинга состояния причала • восстановление напряжений и смещений всей конструкции по показаниям датчиков • работа в режиме реального времени • анализ архивных данных • экспертиза запаса прочности • отправка штатных и тревожных оповещений по электронной почте

36. Проведенные работы Интегрированная Многоуровневая Система «Градиент» Заказчик: ОАО «ИСС им. акад. М.Ф. Решетнёва» Функционал программного комплекса: •компоновка конструкции на основе типовых узлов •отслеживание массогабаритных характеристик •расчет температурных полей блоков и модулей •расчет температурных деформаций •расчет зон обзора оптических систем ориентации

37. Проведенные работы Аппаратно программный комплекс механического анализа бортовой радиоаппаратуры Анализ на уровне радиодетали Заказчик: ОАО «ИСС им. акад. М.Ф. Решетнёва» Функционал программного комплекса: •компоновка конструкции приборов на основе типовых деталей (несущие конструкции, платы, электрорадиоизделия) •интеграция в существующую инфраструктуру производства •автоматизация механического анализа приборов и блоков •отслеживание критериев разрушения Анализ на уровне прибора

38. Проведенные работы Аппаратно программный комплекс механического анализа бортовой радиоаппаратуры Архитектура программного комплекса

39. Проведенные работы Расчета рабочей части гидромонитора Схема рабочей части гидромонитора Заказчик: ОАО Центрсибнефтепровод Задача: выбор оптимальной проточной части для обеспечения необходимого расхода в двух режимах работы Срок исполнения: 1 месяц Режим максимальной дальности  Режим максимального распыления 