Госкорпорация «Росатом» объявила о выводе на рынок нового программного модуля «Логос Прочность» - цифрового продукта Росатома для решения инженерных задач прочности в высокотехнологичных отраслях промышленности.
«Логос Прочность» является высокоточным инструментом для определения напряженно-деформированного состояния деталей, узлов и конструкций при проектировании высокотехнологичных промышленных изделий. Цифровой продукт создан на основе многолетних разработок Росатома, которые начались в 2009 году в ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Саров, Нижегородская обл., входит в Госкорпорацию «Росатом»).
«Логос Прочность» стал третьим модулем пакета программ для инженерного анализа и суперкомпьютерного моделирования класса CAE (Computer-Aided Engineering). С его выходом на рынок Росатом завершил трехлетний этап работы над ключевыми элементами импортонезависимой CAE-системы «Логос», в которую также входят представленные ранее «Логос Аэро-Гидро» и «Логос Тепло». После выхода третьего модуля CAE-система «Логос» позволяет комплексно в едином интерфейсе решать мультифизические задачи, включающие расчеты в области гидрогазодинамики, тепломассообмена, динамической, статической и вибрационной прочности.
В частности, применение «Логос Прочность» позволяет моделировать режимы, недоступные или крайне ресурсоемкие для натурных и стендовых экспериментов. В их числе автомобильные краш-тесты, проверка прочности элементов конструкции воздушных судов, моделирование аварийных ситуаций. Наряду с этим, цифровой продукт позволяет сокращать количество испытаний, сроки и стоимость разработки новых изделий. В числе прикладных задач прочности, которые позволяет решать «Логос Прочность», - расчет напряженно-деформированного состояния при квазистатическом нагружении и интенсивных динамических нагрузках, моделирование процессов разрушения конструкций при различных аварийных ситуациях, а также проведение различных видов вибрационного анализа: модального анализа для получения собственных частот и форм колебаний конструкции, анализа для получения отклика конструкции при действии нагрузок, заданных гармоническим образом, анализа воздействия широкополосной случайной вибрации для получения отклика конструкции при действии нагрузок, заданных вероятностным образом.
Таким образом, уже сейчас данная система может закрыть максимум потребностей в математическом моделировании физических процессов различных отраслей промышленности, а в перспективе она будет развиваться в соответствии с новыми задачами российских предприятий.
«Логос Прочность» внесен в единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ. Продукт соответствует требованиям защиты информации и безопасности высокотехнологичных производств в различных отраслях промышленности, включая авиастроение, космическую отрасль, двигателестроение, автомобилестроение, судостроение, а также эффективно решает задачи атомной отрасли.
«Важно, что «Логос Прочность», как и вся линейка «Логос» - это российский цифровой продукт. Он прошел многолетнее тестирование в рамках атомной отрасли: система применялась при решении самых ответственных задач, которые требуют высочайшего качества, точности расчетов и обеспечения безопасности инженерных систем и сооружений. Поэтому мы уверены в его высокой конкурентоспособности. Сегодня «Логос Прочность» выходит на открытый рынок, а значит, его возможности станут доступны российским предприятиям из других индустрий», - отметила на состоявшейся онлайн-презентации директор по цифровизации Госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева.
Она добавила, что использование системы «Логос» позволит предприятиям избежать любых внешних рисков, связанных с возможными изменениями рыночной политики зарубежных поставщиков сопоставимых решений, а у государственных компаний и предприятий с государственным участием система будет востребована в рамках программ по импортозамещению ПО.
Начальник научно-исследовательской лаборатории Института теоретической и математической физики Российского федерального ядерного центра (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ») Андрей Шемякин назвал одним из принципиальных преимуществ «Логоса» адаптацию продукта под задачи потребителей, которая достигается за счет тесного взаимодействия заказчика с разработчиками:
«Технологически пользователи получают продукт, который создан при их участии. Разработчики в процессе формирования функциональных возможностей, внешнего вида слышат пожелания пользователей и ориентируются на них. Это позволяет создать продукты, предоставляющие возможности быстрого формирования оптимального облика изделий, а также определения и устранения проблемных зон. Это же сказывается и на экономической выгоде: сокращение срока проектирования, снижение затрат на производство, оптимизация технических характеристик».
Директор Направления продуктов математического моделирования Блока цифровизации Госкорпорации «Росатом» Дмитрий Фомичев в ряду важных характеристик системы назвал высокую скорость и точность решения задач, отсутствие в большинстве случаев дополнительных финансовых затрат на аппаратное обеспечение, а также наличие библиотек расчетных моделей:
«Заложенные в систему еще на этапе проектирования компетенции РФЯЦ ВНИИЭФ в области высокопроизводительных (суперкомпьютерных) вычислений позволяют добиваться высокой скорости и точности решения наиболее ресурсоемких задач. При этом для большинства распространенных задач вполне достаточно мощности стандартных рабочих станций разработчиков, собранных с использованием современных многоядерных процессоров. Таким образом, во многих случаях переход к использованию системы «Логос» не требует существенных дополнительных инвестиций в аппаратное обеспечение. Еще одно важное преимущество программных продуктов семейства «Логос» – обширный набор расчетных моделей (библиотек), полностью соответствующих лучшим практикам, принципам и стандартам проектирования, используемым российской инженерной школой».
При внедрении «Логоса» специалисты Госкорпорации «Росатом» в соответствии с задачами и бизнес-процессами предприятия-потребителя, формируют индивидуальную дорожную карту, а в случае, если цифровой продукт внедряется в рамках импортозамещения ПО, потребители получают консультации по вопросам соответствующей государственной поддержки. Техническое сопровождение включает в себя как консультации по установке и настройке системы, включая обучение пользователей, так и системное сопровождение ее использования со стороны разработчика с предоставлением помощи в создании расчетных технологий для новых инженерных задач и проведения НИОКР. Система поставляется заказчикам с полной документацией на русском языке. В постоянном режиме осуществляется анализ потребностей заказчиков системы «Логос» и учитываются их пожелания в рамках развития системы.
Общая информация о «Логосе»
«Логос» – пакет программ суперкомпьютерного моделирования и инженерного анализа класса CAE (Computer-Aided Engineering), применяемый для моделирования аэро-, гидро- и газодинамических процессов, теплопередачи, химической кинетики, фазовых переходов, статической и динамической прочности, деформации и разрушения, протекающих в сложных инженерных объектах и конструкциях. Разработка пакета программ началась в 2009 году в Институте теоретической математики и физики (ИТМФ) ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Саров, Нижегородская обл., входит в Госкорпорацию «Росатом»). Специалисты института решали проблему отсутствия отечественных инструментов подобного класса (класса САЕ), применимых ко всем базовым инженерным задачам различных отраслей промышленности. Уникальные компетенции атомной отрасли в области численного моделирования стали основой для создания отечественного цифрового продукта мирового класса.
До 2017 года «Логос» развивался в рамках ряда крупных проектов для предприятий стратегических отраслей промышленности. В настоящее время пакет программ применяется на более чем 70 российских предприятиях.
В 2018 году стартовал процесс продуктизации этой разработки. 12 декабря 2018 года состоялась официальная презентация первого тиражируемого цифрового продукта Госкорпорации «Росатом» – «Логос Аэро-Гидро». Это инструмент 3D-моделирования процессов гидрогазодинамики, который призван решать задачи широкого круга высокотехнологичных отраслей промышленности, включая авиастроение, судостроение, атомную энергетику и автомобилестроение. На базе цифрового продукта «Логос Аэро-Гидро» можно не только выполнять специализированные расчеты, но и разрабатывать новые уникальные расчетные технологии, в том числе недоступные для экспериментальной отработки. 17 декабря 2019 года Госкорпорация «Росатом» объявила о запуске второго модуля – «Логос Тепло». Это модуль пакета программ «Логос», предназначенный для решения расчетных инженерных задач в области оценки тепловых характеристик и режимов деталей и узлов в авиастроении, двигателестроении, транспортном машиностроении, атомной энергетике и других отраслях промышленности. 10 декабря 2020 года состоялось официальное представление рынку еще одного продукта линейки «Логос» – «Логос Прочность» для решения динамических, статических и вибрационных задач прочности, деформации и разрушения.
Функциональные возможности модуля «Логос Прочность»
1. Высоконелинейная динамическая прочность
- Явное интегрирование по времени
- 3D и 2D постановки (плоская, осесимметричная)
- МКЭ и SPH подходы
- Более 40 моделей деформирования и уравнений состояний
- Библиотека конечных элементов: объемные, оболочечные, балочные, специализированные элементы
- Библиотека сглаживаний искажений типа «песочных часов»: жесткостные, вязкостные, комбинированные
- Граничные условия: кинематические закрепления, навязанное перемещение, условие совместности деформаций, линейное многоточечное ограничение, циклическая симметрия, жесткие стенки, шарнирные соединения, пользовательские
- Нагрузки: поверхностное давление, узловые силы/моменты, инерционная нагрузка в виде линейных поступательных ускорений, тепловое нагружение, внешние поля, пользовательские
- Контактные алгоритмы: автоматический и выборочный контакт для всех типов элементов, учет силы трения, перестройка контактных границ при разрушении, метод штрафа, метод лагранжевых множителей
- Модели распараллеливания: MPI, OpenMP, смешенная OpenMP + MPI
2. Квазистатическая прочность
- Линейное/нелинейное приближения
- Объемные, оболочечные, балочные элементы
- Упругое деформирование
- Физическая нелинейность – пластичность, ползучесть, повреждаемость, разномодульность
- Геометрическая нелинейность - большие деформации/вращения
- Контактное взаимодействие
- Модели механики разрушения
- Изотропные, ортотропные, анизотропные материалы
- Слоистые композиционные материалы
- Гибридное распараллеливание (OpenMP+MPI)
- Технология субмоделирования
- ТермоНДС
- Связное моделирование аэрогидродинамика/тепло и прочность
3. Вибрационные типы анализа
- Модальный анализ для получения собственных частот конструкции с учетом и без учета демпфирования
- Гармонический анализ для получения отклика конструкции при действии нагрузок, заданных гармоническим образом: полный метод и метод суперпозиции собственных форм
- Анализ воздействия широкополосной случайной вибрации на конструкцию: вибрация в закреплениях и нагрузки в незакрепленных частях конструкции
- Линейный анализ потери устойчивости для получения коэффициентов запаса
- Изотропные, ортотропные и анизотропные материалы
- Набор различных видов демпфирования
- Учет предварительного НДС
- Учет контактного взаимодействия между частями конструкции