23.12.2020, Ср, 13:42, Мск , Текст: Александр Маляревский
Российские системы для моделирования и инженерного анализа остро необходимы для промышленности страны. Только при наличии таких инструментов можно обеспечить импортозамещение в ключевых отраслях индустрии. Разработка таких программ — процесс наукоемкий, требующий времени и денег, но соответствующие решения на российском рынке есть, и они развиваются.
Российская инженерная школа была и будет одной из передовых на планете, прежде всего, в машиностроении: от проектирования двигателей разного размера и типа до разработки космических, воздушных и морских судов. Времена кульманов и ватманов прошли, современным инженерам нужны цифровые инструменты. Поэтому российским предприятиям понадобилось целое семейство решений, и ответом на этот спрос стал «Логос».
Актуальность разработки
В современной политической ситуации собственные инструменты нужны для обеспечения стабильного развития национальной индустрии. Решения от глобальных компаний могут оказаться под иностранными ограничениями и в один прекрасный момент попросту перестать работать как на отдельных предприятиях, оказавшихся под санкциями, так и в рамках целых индустрий или вообще на всей территории страны. Такие варианты развития событий, разумеется, совершенно неприемлемы, а чтобы их исключить в принципе — нужны российские профильные решения.
В стране есть все необходимое для развития индустриальных разработок: аппаратные решения российского производства, в том числе суперкомпьютеры, есть программные продукты класса CAE, причем последние созданы за последние несколько лет. Применение таких инструментов помогает предварительно проверить работоспособность проектируемых изделий, уменьшая количество необходимых промежуточных воплощений в железе. Как следствие, значительно сокращается время разработки изделий, экономятся средства предприятий.
CAE (Computer-AidedEngineering, системы автоматизации инженерных расчетов) работают в тесной связке с CAD (Сomputer-Aided Design, системами автоматического проектирования), что позволяет помещать (разумеется, в цифровой форме) отдельные элементы проектируемых конструкций и целые законченные объекты в различные условия и так моделировать поведение машин и механизмов.
Создание «Логоса» как часть большой стратегии
Программный пакет «Логос» создан в структурах Росатома в рамках широкомасштабной Единой цифровой стратегии (ЕЦС), направленной на цифровизацию как отрасли, так и всей российской экономики, что требует создания и вывода на национальный рынок ряда сложных программных продуктов собственной разработки. Однако заметим, что разработки, положенные в основу «Логоса», были начаты еще в 2009 г.— задолго до провозглашения политики импортозамещения — в ответ на запросы российской промышленности, задачам которой не полностью удовлетворяли доступные инструменты глобальных вендоров. Создатель «Логоса» и его модулей — РФЯЦ-ВНИИЭФ (Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики). Глубокие и всесторонние компетенции, которыми обладают структуры российской атомной отрасли в области численного моделирования, стали основой для создания продукта, во многом превосходящего решения мирового класса и востребованного российской промышленностью.
Процесс продуктизации «Логоса» был начат в 2018 г., когда разрозненные элементы систем, созданных специалистами Росатома, стали дорабатывать и объединять в программные пакеты с оптимальной конфигурацией и современными интерфейсами. Результатом стали решения, позволяющие заказчикам оптимально осуществить выбор нужного решения, его внедрение и применение. За время существования в качестве продукта «Логос» был внедрен более чем на семидесяти крупнейших российских предприятиях, включая компании из отраслей самолетостроения, машиностроения и т.д.
На базе цифровых продуктов «Логос» можно не только выполнять специализированные профильные расчеты, но и, по заявлению разработчиков, создавать новые уникальные расчетные технологии, в том числе недоступные для экспериментальной отработки.
Как и полагается инструменту такого уровня сложности, «Логос» имеет модульную структуру. Модули у пакета профильные, разработка каждого из них требует решения многопрофильного комплекса наукоемких задач. В 2020 г. закончена работа над модулем «Логос Прочность», который, как видно из названия, создан для решения прочностных задач — как статических, так и динамических. Ранее были выпущены модули «Логос Тепло» (в 2019 г.) и «Логос Аэро-Гидро» (в 2018 г.), предназначенные, соответственно, для оценки тепловых воздействий и для моделирования процессов в воздушной/водной средах. Пакет программ «Логос» регулярно обновляется, пополняется новыми модулями и решателями, при этом отвечая серьезным требованиям к всестороннему тестированию как самих программ, так и положенных в их основу алгоритмов.
«Логос Прочность»: вид изнутри
Самой свежей разработкой в семействе «Логос» является модуль «Прочность», представленный в конце уходящего года. Данный модуль, как и другие элементы «Логоса», создавали с учетом требований российских предприятий для решения реальных задач в различных отраслях.
«Модуль «Логос Прочность» разработан совместно с российскими предприятиями для решения реальных инженерных задач, — говорит Дмитрий Фомичев, директор направления продуктов математического моделирования Госкорпорации «Росатом». — Модуль применим в различных отраслях промышленности, включая авиастроение, двигателестроение, космическую отрасль, судостроение, транспортное машиностроение и энергетику и т.д.».
Сферы применения модуля «Логос Прочность»
Разработка «Логос Прочность» является логичным развитием инструментария для решения задач, стоящих перед российскими инженерами. Выпущенные ранее модули позволяли моделировать физические процессы аэро-, гидро- и газодинамики, излучения, тепломассопереноса, включая турбулентное перемешивание. Теперь стал также доступен инструмент для анализа статической, динамической и вибрационной прочности, разрушений и деформаций. Нужно уточнить, что пакет программ «Логос» позволяет решать мультифизические задачи, объединяя расчетные возможности модулей — что очень важно для максимально точной оценки состояния объекта при разнородных влияниях внешней среды.
Разумеется, все расчетные методы, актуальные для соответствующих исследований, реализованы — метод конечных элементов, метод конечных разностей, метод конечных объемов и т.д. Реализованы статический, динамический (с моделями материального деформирования) и вибрационный анализы. В результате пользователь получает возможность широкого выбора моделируемых физических процессов, что позволяет решать реальные прикладные и исследовательские задачи анализа прочности.
В частности, пакет упрощает и ускоряет расчет напряженно-деформированных состояний при квазистатическом нагружении и при динамических нагрузках, позволяет проводить модальный анализ для определения собственных частот и форм колебаний конструкции, моделировать отклик конструкции при действии нагрузок, заданных гармоническим и вероятностным образом, и т.д. Также можно моделировать процессы разрушения конструкций. Например, доступен набор критериев разрушения, есть модель прогрессирующего разрушения, реализован метод когезионных зон для моделирования трещинообразования и т.д. — при возникновении различных аварийных ситуаций.
Значительно сократить время расчетов на ресурсоемких задачах позволяют две особенности «Логос Прочность»: поддержка продуктом кластерных компьютерных систем в сочетании с высокой эффективностью распараллеливания вычислений. Локальность разработки продукта делает контакт с разработчиками простым и быстрым, что обеспечивает дополнительные возможности глубокой адаптации, которые позволят еще более увеличить скорость решения задач заказчика, а это в современных условиях бывает крайне актуально.
Преимущества «Логос Прочность» и других продуктов линейки
Рассматриваемые нами решения доступны по ценам значительно ниже, чем предложения глобальных конкурентов. Кроме того, рублевая цена не зависит от колебания валютных курсов, что важно для российских заказчиков. Напомним, что использование продуктов линейки «Логос» снижает риски предприятий, так как эти российские программные решения ни при каких обстоятельствах не окажутся под санкциями, а снижение рисков тоже является экономической категорией. Но экономически выгодное предложение в сочетании с полноценной функциональностью — важное, но не единственное преимущество решения.
Решатели модуля «Логос Прочность»
Ключевые преимущества российского продукта — в его современности, что касается как наукоемкой составляющей, так и интерфейса, в том числе, возможностей визуализации результатов расчетов и моделирования. Решение работает на локальных компьютерах, допуская также установку на серверы. Оптимизация алгоритмов и кода «Логоса» позволяет получать высокую скорость расчетов для распространенных задач, поэтому большинству инженеров для вычислений будет достаточно стандартных рабочих станций на платформе х86 с многоядерными процессорами. Таким образом, во многих случаях переход к использованию системы «Логос» не требует существенных дополнительных инвестиций в аппаратное обеспечение.
Версии «Логоса» разработаны под Windows и Linux, что позволяет использовать продукт на всех современных вычислительных комплексах, от ПК и рабочих станций до суперкомпьютеров. Последнее крайне важно — в стране работают сотни решений с топовой производительностью, в том числе, и входящие в профильный глобальный топ-500 суперкомпьютеров, на мощности которых актуальны для решения прорывных технических задач.
Предприятия Росатома продолжают совершенствование программных продуктов линейки «Логос», поддерживая контакт с пользователями системы и анализируя тренды в развитии современных вычислений. Развитие, заданное направлениями ЕЦС, продолжается.
Более подробные вопросы по линейке продуктов «Логос» вы можете задать по телефону 8 (499) 949 44 86 или по электронной почте.
Полный текст статьи читайте на CNews
