Structural Research and Analysis Corporation

Structural Research and Analysis Corporation (сокращённо SRAC) — американская корпорация, занимавшаяся разработкой программного обеспечения для инженерного анализа методом конечных элементов (CAE) и трёхмерного моделирования (CAD). Компания известна прежде всего как создатель пакета программ COSMOS/M и как один из пионеров в области интеграции CAE-систем с CAD-платформами. В 2001 году SRAC была приобретена корпорацией Dassault Systèmes, после чего её технологии легли в основу линейки продуктов SolidWorks Simulation.

История

Основание и ранние годы

Компания была основана в 1982 году в Лос-Анджелесе (штат Калифорния, США) группой инженеров и математиков, специализировавшихся на численных методах решения задач механики сплошных сред. Первоначально SRAC занималась разработкой программного обеспечения для анализа напряжённо-деформированного состояния конструкций, используя метод конечных элементов (МКЭ). В 1985 году компания выпустила свой первый коммерческий продукт — пакет COSMOS (Computer Simulation of Solids), который работал на мейнфреймах и мини-компьютерах.

Развитие и выход на рынок ПК

В конце 1980-х годов SRAC одной из первых адаптировала свои продукты для персональных компьютеров на базе процессоров Intel и операционной системы MS-DOS. В 1990 году вышла версия COSMOS/M, которая стала первым полнофункциональным CAE-пакетом для ПК, поддерживавшим статический, динамический, тепловой и усталостный анализ. Ключевым нововведением стала технология «адаптивного анализа», позволявшая автоматически сгущать сетку конечных элементов в зонах концентрации напряжений.

Партнёрство с SolidWorks

В 1995 году SRAC заключила соглашение с компанией SolidWorks (основана в 1993 году), разрабатывавшей CAD-систему среднего класса. SRAC создала модуль COSMOS/Works — первую встроенную CAE-систему для SolidWorks, которая позволяла проводить инженерный анализ непосредственно в среде трёхмерного моделирования. Это партнёрство стало важным этапом в популяризации CAE среди небольших конструкторских бюро и производственных компаний.

Поглощение Dassault Systèmes

В 2001 году французская корпорация Dassault Systèmes, владевшая к тому времени компанией SolidWorks, объявила о приобретении SRAC. Сумма сделки не раскрывалась, но, по оценкам отраслевых аналитиков, она составила около 30—40 миллионов долларов США. После покупки технологии SRAC были интегрированы в экосистему Dassault, а бренд COSMOS постепенно заменён на SolidWorks Simulation. Последняя версия COSMOS/M вышла в 2003 году.

Продукты

COSMOS/M

Основной продукт SRAC — COSMOS/M — представлял собой интегрированную среду для конечно-элементного анализа, включавшую модули:

• Static — линейный и нелинейный статический анализ.
• Dynamic — модальный, гармонический и переходный динамический анализ.
• Thermal — стационарный и нестационарный тепловой анализ.
• Fatigue — расчёт усталостной прочности.
• Optimization — топологическая и параметрическая оптимизация конструкций.

Пакет поддерживал импорт геометрии из большинства CAD-систем того времени (AutoCAD, Pro/ENGINEER, CATIA) и имел собственный пре- и постпроцессор.

COSMOS/Works и COSMOS/DesignStar

Встраиваемые модули для SolidWorks и других CAD-платформ:

• COSMOS/Works — работал непосредственно внутри SolidWorks, позволяя задавать граничные условия и материалы, запускать расчёт и просматривать результаты без переключения между приложениями.
• COSMOS/DesignStar — упрощённая версия для быстрого анализа на ранних этапах проектирования.

COSMOS/Flow

Модуль вычислительной гидродинамики (CFD), выпущенный в 1998 году, позволял моделировать течение жидкостей и газов, теплообмен и аэродинамические нагрузки. По функциональности он уступал специализированным CFD-пакетам (ANSYS Fluent, STAR-CCM+), но был востребован в машиностроении и приборостроении.

Технологические особенности

Адаптивный анализ (Adaptive Meshing)

Одна из ключевых разработок SRAC — автоматическое сгущение сетки конечных элементов в областях с высокими градиентами напряжений. Алгоритм на основе оценки погрешности (по методу Циенкевича—Чжу) позволял получать точные результаты при минимальном числе элементов, что было критично для компьютеров с ограниченной оперативной памятью (типичные ПК середины 1990-х имели 8—16 Мбайт ОЗУ).

Параллельные вычисления

В версии COSMOS/M 2.0 (1996) была реализована поддержка многопроцессорных систем и кластеров на базе протокола MPI. Это позволяло проводить расчёты моделей с сотнями тысяч степеней свободы на относительно недорогом оборудовании.

Интеграция с CAD

SRAC активно развивала технологию «бесшовной» интеграции CAE с CAD. В отличие от традиционного подхода (экспорт геометрии через нейтральные форматы IGES/STEP), модули COSMOS/Works использовали прямой доступ к ядру геометрического моделирования Parasolid, что исключало потерю данных и упрощало работу пользователя.

Применение

Продукты SRAC использовались в различных отраслях промышленности:

• Машиностроение — расчёт прочности корпусных деталей, зубчатых передач, подшипниковых узлов.
• Авиастроение — анализ напряжений в элементах планера (крылья, фюзеляж, шасси).
• Автомобилестроение — моделирование кузовов, подвесок, тормозных систем.
• Энергетика — тепловой анализ теплообменников, турбин, котлов.
• Медицинская техника — расчёт имплантатов (эндопротезы, стенты) и хирургических инструментов.

По оценкам компании, к 2000 году её программное обеспечение использовали более 10 000 инженеров в 50 странах мира.

Критика и ограничения

Несмотря на популярность, продукты SRAC подвергались критике за:

• Ограниченную точность — особенно в задачах с сильной нелинейностью (контактные взаимодействия, пластическое течение), где COSMOS/M уступал ANSYS и ABAQUS.
• Сложность освоения — пользовательский интерфейс ранних версий был консольным, а грамотная постановка задачи требовала глубоких знаний МКЭ.
• Закрытость форматов — файлы .cos (собственный формат SRAC) не читались другими CAE-системами, что затрудняло обмен данными между отделами.

Наследие

После поглощения Dassault Systèmes технологии SRAC стали основой для SolidWorks Simulation (выпущен в 2002 году). К 2020 году SolidWorks Simulation входил в число наиболее распространённых CAE-систем среднего класса, особенно в малом и среднем бизнесе. Многие алгоритмы адаптивного анализа и интеграции CAD/CAE, разработанные в SRAC, используются в современных продуктах Dassault.

Сам бренд COSMOS прекратил существование в 2005 году, однако отдельные модули (например, COSMOS/Flow) продолжали развиваться под названием SolidWorks Flow Simulation.

Источники

• Dassault Systèmes. «Dassault Systèmes Acquires Structural Research and Analysis Corporation». Пресс-релиз, 2001.
• Zienkiewicz O. C., Taylor R. L. «The Finite Element Method». 5-е издание, Butterworth-Heinemann, 2000.
• «COSMOS/M User's Guide». SRAC, 1998.
• «SolidWorks Simulation: A History of Innovation». SolidWorks Corporation, 2015.
• Thompson M. K., Thompson J. M. «Product Lifecycle Management: 21st Century Paradigm for Product Realisation». Springer, 2017.