Impact – программный комплекс для нелинейного динамического анализа методом
конечных элементов. Используется для выполнения инженерного анализа и поможет
решить многие проблемы в области проектирования прочных и легких конструкций,
модификации уже выпускающихся изделий, сократив затраты на изготовление и испытание
опытных образцов.
Программа разработана с использованием языка Java и может быть использована
в разлиных операционных системах (Windows, Linux, Solaris, Unix и др.).
Программный комплекс Impact относится к классу программ для выполнения нелинейного динамического анализа который всегда можно свести к статике (частный случай динамики). Также удобство работы состоит в том, что любую конечно-элементную модель в Impact можно решить в динамической постановке, задав только закон изменения действующих нагрузок, граничных условий. Комплекс позволяет находить решение для моделей из упругих и неупругих тел с линейными и нелинейными характеристиками. Задание свойств упругих и неупругих тел производится очень просто и легко. Процесс моделирования тоже довольно простой и состоит из описания геометрической формы с указаниями свойств тела и задания закона изменения действующих нагрузок, граничных условий. После решения пользователь получает изменения во времени ускорения, скорости, перемещений, деформаций напряжений в любой точке созданной модели. Это позволяет инженеру проводить анализ элементов и механизмов довольно быстро и точно. Также полученные данные могут использоваться и для других расчетов как например расчет усталостной прочности и оценки долговечности конструкции в целом и отдельных ее узлов и т.д.
Impact - построен на модульном принципе и может работать как полностью
в автономном режиме так и интегрироваться с другими системами. Для этого он разделен
на модули:
Pre Processor - используется для создания геометрической модели и подготовки входного файла для расчета;
Processor - используется для корректировки и расчет модели;
Post Processor - используется для визуализации результатов расчета;
Graph - используется для отображения числовых данных и графических зависемостей.
Для удобства организации обмена между модулями все выходные и входные данные представляются в текстовом виде. Они полностью открыты для пользователя и подробно описаны в документации.
Получение геометрических данных из других систем осуществляется через STL формат. Модели задач могут импортироваться из NASTRAN, GMSH.
Программный комплекс Impact позволяет решать следующие задачи:
контактные пространственные задачи;
задачи разрушения;
задачи формования;
частотный анализ;
задачи с большими перемещениями;
расчет динамических моделей из упругих, неупругих и твердых.
Данный код основан на простой формуле F=M*A, где F - сила, М - масса тела, и A - ускорение тела.
Алгоритм вычисляет ускорение тела, используя маленький шаг во времени, чтобы
перевести это ускорение в небольшие смещения в теле. Затем эти смещения используется,
чтобы вычислить соответствующуе силы в теле. После чего силы используется, для
вычисления ускорения и затем процесс повторяется снова с самого начала.
Точность расчета затисит от величины шага по времени (пока шаг по времени достаточно
мал, расчет точен).
Существует большое количество доступных книг по Теории Конечных Элементов.
Большинство из них описывают Конечный Элемент со статической точки зрения, ограничивая интересы потенциального разработчика.
Теоретические основы по МКЕ на которых базыруется данная разработка сформулированы в следующей литературе:
Concepts And Applications Of Finite Element Analysis, Third edition - Robert D. Cook, David S. Malkus, Michael E. Plesha, ISBN 0-471-84788-7
The Finite Element Method - Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis - Thomas J. R. Hughes, ISBN 0-484-41181-8
Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures - Ted Belytschko, Wing Kam Liu, Brian Moran. ISBN 0-471-98773-5
Explicit Algorithms For The Nonlinear Dynamics Of Shells - Ted Belytchko, Jerry I. Lin, Chen-Shyh Tsay, Computer methods in applied mechanics and engineering 42 (1984), page 225-251
An Explicit Formulation For An Efficient Triangular Plate-Bending Element - Jean-Louis Batoz, International journal for numerical methods in engineering, Vol. 18, page 1077-1089 (1982)
УСТАНОВКА
Для установки Impact предварительно необходимо установить некоторые программы, чтобы позволить запустить Impact.
Файл Impact-X.X.XX.XXX.zip должен быть разархивирован командой
tar -xvf Impact-X.X.XX.XXX.zip, которые запускаются под Linux. Для пользователей Windows используйте
Winzip.
Для работы программы предварительно необходимо установить виртуальную машину Java, которую можно найти по следующему адресу
http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp.
По указанному адресу находится Java Development kit (JDK) и Java Runtime Environment (JRE). Для запуска достаточно переписать и проинсталировать JRE.
Так же необходимо установить библиотеку OpenGL для Java https://java3d.dev.java.net/binary-builds.html.
После установки для запуска программы используется пакетный файл ImpactGUI_OGL_XXXXX.bat (.sh), где вместо XXXXX выбирайте файл, который соответствует вашей операционной системе.
Если при запуске программы возникает ошибка, связанная с нехваткой памяти, необходимо изменить значение параметра -Xmx1000m, который определяет доступный размер оперативной памяти для виртуальной машины Java.
Также можно использовать параметр -server для увеличения скорости расчета.
