SIMULIA

SIMULIA — это бренд программного обеспечения для инженерного анализа и симуляции, разрабатываемый и поддерживаемый корпорацией Dassault Systèmes (Франция). Продукты под брендом SIMULIA используются для моделирования физических процессов, таких как прочность, деформация, теплопередача, гидродинамика, электромагнетизм и акустика, в различных отраслях промышленности, включая авиастроение, автомобилестроение, энергетику и машиностроение. Основой линейки является пакет конечно-элементного анализа Abaqus, а также платформа для многодисциплинарной симуляции и оптимизации Isight.

История

История SIMULIA восходит к 1978 году, когда была основана компания Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc. (HKS) — разработчик программного комплекса Abaqus для нелинейного конечно-элементного анализа. В 2002 году HKS была переименована в Abaqus, Inc. В 2005 году корпорация Dassault Systèmes, известная своими CAD-системами (CATIA, SolidWorks), приобрела Abaqus, Inc. за 413 миллионов долларов США. В 2008 году Dassault Systèmes объединила все свои решения для симуляции и анализа под единым брендом SIMULIA, который стал одним из ключевых направлений компании наряду с 3D-моделированием (CATIA) и управлением жизненным циклом изделия (ENOVIA).

В последующие годы портфель SIMULIA расширялся за счёт приобретений: в 2011 году была куплена компания Engineous Software (разработчик платформы Isight для автоматизации и оптимизации), в 2014 году — компания Simpoe (специализированное ПО для моделирования литья пластмасс под давлением), а в 2016 году — компания CST (Computer Simulation Technology, разработчик решений для электромагнитного моделирования). В 2019 году Dassault Systèmes выпустила облачную платформу 3DEXPERIENCE, в рамках которой SIMULIA стала доступна как набор сервисов для многодисциплинарной симуляции.

Программные продукты

Линейка SIMULIA включает несколько ключевых продуктов, ориентированных на разные типы анализа и уровни сложности.

Abaqus

Abaqus — это основной пакет конечно-элементного анализа (FEA), предназначенный для решения задач линейной и нелинейной механики деформируемого твёрдого тела, теплопередачи, акустики, а также связанных задач (термомеханика, пьезоэлектричество). Abaqus состоит из трёх основных модулей:

• Abaqus/Standard — решатель, использующий метод неявного интегрирования для статических и квазистатических задач.
• Abaqus/Explicit — решатель, использующий метод явного интегрирования для динамических и ударных задач, а также для моделирования быстропротекающих процессов (например, краш-тесты, взрывы).
• Abaqus/CFD — модуль для вычислительной гидродинамики (CFD), позволяющий моделировать течения жидкостей и газов, включая тепломассообмен.

Abaqus поддерживает широкий спектр типов конечных элементов (стержни, оболочки, твёрдотельные элементы, контактные элементы) и материалов (металлы, полимеры, композиты, грунты, бетоны). Программа широко применяется в авиастроении (например, для расчёта прочности фюзеляжа и крыла), автомобилестроении (анализ пассивной безопасности), а также в научных исследованиях.

Isight

Isight — это платформа для автоматизации процессов моделирования, оптимизации и анализа данных. Isight позволяет интегрировать различные CAE-инструменты (включая Abaqus, CATIA, ANSYS, MATLAB и другие) в единую вычислительную цепочку. Основные функции:

• Параметрическое моделирование и автоматизация запуска расчётов.
• Методы оптимизации (градиентные, генетические алгоритмы, симплекс-метод).
• Анализ чувствительности и статистический анализ (метод Монте-Карло, дизайн экспериментов).

Isight используется для многодисциплинарной оптимизации (MDO), например, для поиска оптимальной формы крыла самолёта с учётом аэродинамики, прочности и массы.

Simpack

Simpack — это пакет для многодисциплинарного моделирования динамики механических систем (MBS). Simpack позволяет моделировать движение и взаимодействие твёрдых тел, включая контактные взаимодействия, трение, упругие деформации. Программа применяется в железнодорожной технике (моделирование ходовых частей, взаимодействие колеса и рельса), автомобилестроении (подвески, рулевое управление), а также в робототехнике.

CST Studio Suite

CST Studio Suite (ранее — отдельный продукт CST Microwave Studio) — это набор инструментов для электромагнитного моделирования. CST включает решатели для задач в частотной и временной областях, а также для статических и низкочастотных электромагнитных полей. Продукт используется для проектирования антенн, СВЧ-устройств, печатных плат, а также для анализа электромагнитной совместимости (ЭМС) и воздействия электромагнитных полей на человека.

PowerFLOW

PowerFLOW — это пакет для вычислительной гидродинамики (CFD), основанный на методе решёточных уравнений Больцмана (Lattice Boltzmann Method). PowerFLOW специализируется на моделировании внешней аэродинамики, аэроакустики и тепловых потоков. Программа широко используется в автомобильной промышленности для расчёта аэродинамического сопротивления и шума ветра, а также в авиастроении для анализа обтекания корпусов.

Tosca

Tosca — это пакет для топологической и топографической оптимизации конструкций. Tosca позволяет автоматически находить оптимальное распределение материала в детали при заданных нагрузках и ограничениях, что способствует снижению массы и повышению жёсткости. Интеграция с Abaqus и CATIA позволяет экспортировать оптимизированную геометрию для дальнейшего проектирования.

Платформа 3DEXPERIENCE

С 2019 года Dassault Systèmes активно продвигает облачную платформу 3DEXPERIENCE, в рамках которой SIMULIA предоставляется как набор сервисов (SaaS). Платформа объединяет CAD (CATIA), PLM (ENOVIA), симуляцию (SIMULIA) и управление данными в единой среде. Пользователи могут выполнять расчёты в облаке, не устанавливая локальное ПО, и совместно работать над проектами в реальном времени. 3DEXPERIENCE включает такие приложения SIMULIA, как:

• SIMULIA Abaqus for 3DEXPERIENCE — облачная версия Abaqus.
• SIMULIA Isight for 3DEXPERIENCE — облачная версия Isight.
• SIMULIA PowerFLOW for 3DEXPERIENCE — облачная версия PowerFLOW.

Применение

Продукты SIMULIA используются в различных отраслях промышленности для решения инженерных задач:

• Авиастроение и космонавтика: моделирование прочности и усталости конструкций, аэродинамический анализ, оптимизация массы, анализ вибраций и акустики. Примеры: Airbus, Boeing, Роскосмос.
• Автомобилестроение: краш-тесты, анализ пассивной безопасности, моделирование подвески, аэродинамика, тепловые расчёты двигателя. Примеры: Toyota, BMW, General Motors.
• Энергетика: расчёт прочности турбин, анализ тепловых напряжений в реакторах, моделирование ветровых нагрузок на лопасти.
• Машиностроение: оптимизация деталей, анализ контактных взаимодействий, моделирование сварки и литья.
• Электроника: электромагнитное моделирование печатных плат, антенн и корпусов, анализ тепловыделения.

Конкуренты

Основными конкурентами SIMULIA на рынке инженерного анализа являются:

• ANSYS (США) — пакет для многодисциплинарного анализа (FEA, CFD, EM).
• COMSOL Multiphysics (Швеция) — среда для моделирования связанных физических процессов.
• Altair (США) — пакеты для оптимизации и симуляции (OptiStruct, AcuSolve).
• Siemens Digital Industries Software (Германия) — решения для симуляции (NX Nastran, Simcenter).

Критика

Критика в адрес SIMULIA связана в основном с высокой стоимостью лицензий (особенно для облачной версии 3DEXPERIENCE) и сложностью интерфейса, требующей длительного обучения. Некоторые пользователи отмечают недостаточную гибкость в интеграции с CAD-системами сторонних разработчиков (например, SolidWorks, принадлежащий Dassault Systèmes, интегрируется лучше, чем PTC Creo или Siemens NX). Также высказываются замечания по поводу производительности решателя Abaqus/Standard при решении задач с очень большими моделями (миллионы элементов) по сравнению с ANSYS Mechanical.

Источники

• Dassault Systèmes. Официальный сайт SIMULIA.
• История Abaqus: Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc. — корпоративная хроника Dassault Systèmes.
• Smith, M. ABAQUS/Standard User’s Manual. Dassault Systèmes, 2020.
• «SIMULIA: The Power of Simulation». Dassault Systèmes White Paper, 2019.
• «3DEXPERIENCE Platform Overview». Dassault Systèmes, 2022.