НЕДОСТАТКИ ANSYS И ВОЗМОЖНЫЕ АНАЛОГИ ДЛЯ ЗАМЕНЫ

АННОТАЦИЯ

Программные комплекс Ansys является одным из ведущих инструментов для моделирования и анализа технических и физических процессов. Но данный комплекс имеет отдельные недостатки. Поэтому рассмотрим иностранные и российские программы для моделирования и анализа технических процессов, которыми можно заменить Ansys. В статье проанализированы область применения и основные преимущества и недостатки зарубежных программ-аналогов в сравнении с Ansys. Ввиду санкционных ограничений и возможных сложностей использования некоторых программ-аналогов в статье также рассмотрены область применения и основные преимущества российских программ для моделирования. Результаты исследования позволят подобрать программные комплексы не только для замены, но и для дополнения и расширения возможностей специализированного моделирования и анализа отдельных процессов. 

ABSTRACT

The Ansys software package is one of the leading tools for modeling and analyzing technical and physical processes. But this complex has its own drawbacks. Therefore, we will consider foreign and Russian programs for modeling and analyzing technical processes that can replace Ansys. The article analyzes the scope of application and the main advantages and disadvantages of foreign analog programs in comparison with Ansys. Due to the sanctions restrictions and the possible difficulties of using some analog programs, the article also examines the scope and main advantages of Russian modeling programs. The results of the study will make it possible to select software packages not only to replace, but also to complement and expand the capabilities of specialized modeling and analysis of individual processes.

Ключевые слова: Ансис, моделирование, недостатки, аналоги, российское программное обеспечение

Keywords: Ansys, simulation, disadvantage, analogues, Russian software

Ansys является одной из самых популярных программ для численного моделирования и анализа, но, как и любое сложное программное обеспечение, оно имеет свои недостатки. Основные недостатки это:

1. Требования к производительности. Для моделирования и анализа сложных моеделй и систем Ansys требует значительных вычислительных ресурсов или увеличивает время обработки. Необходимость в высокопроизводительном оборудовании увеличивает затраты и ограничивает возможность работы с большими моделями на устаревших машинах. Частично данный недостаток можно компенсировать разбивкой процессов на разные рабочие станции, но для этого необходимо подключать технологии Ansys EKM.

2. Сложности на начальном этапе изучения. Ansys предлагает богато насыщенный интерфейс с множеством инструментов и опций, что может привести к некоторым сложностям для неопытных пользователей.

3. Ограниченная гибкости в ресурсах. Некоторые пользователи сообщают о том, что Ansys обладает строгими ограничениями в настройках и параметрах. Для устранения данной проблемы можно использовать технологии Ansys ACT для доработки интерфейса и добавления новых инструментов. Применение данных технологий требует навыков пользовательского программирования и дополнительных затрат.

4. Высокая стоимость лицензирования. Программное обеспечение Ansys является относительно дорогим. Для образовательных учреждений разработаны отельные ограниченные студенческие версии. Но санкционные ограничения не позволяют в полной мере пользоваться всеми возможностями Ansys.

Рассмотрим другие программные комплексы и платформы, которые могут быть альтернативами Ansys [1].

1) COMSOL Multiphysics (Швеция).

Область применения: многофизическое моделирование, включая механический, тепловой, электромагнитный анализ [2].

Преимущества COMSOL по сравнению с Ansys:

• интуитивно понятный интерфейс и использование «физических интерфейсов», что облегчает настройку моделей и упрощает процесс обучения для новичков;
• возможность интеграции различных физических процессов в одной модели без необходимости перехода между модулями;
• поддержка пользовательских расчетов через программирование на языке MATLAB.

Преимущества Ansys по сравнению с COMSOL:

• более широкий спектр инструментов для различных типов анализа (структурный, тепловой, CFD и др.) и и
• выше точность в моделировании механических систем.

2) Siemens NX и Simcenter (США/Германия).

Области применения: механический анализ, конструктивная оптимизация, тепловой и динамический анализ [3].

Преимущества Siemens NX/Simcenter по сравнению с Ansys:

• глубокая интеграция с CAD-системами Siemens, что упрощает проектирование и анализ;
• мощнее инструменты для тестирования и оптимизации, включая возможности для медисциплинарного анализа.

Преимущества Ansys по сравнению с Siemens NX:

• проще и понятнее интерфейс;
• более широкий выбор модулей и библиотек для различных типов расчетов;
• подробнее документация и лучше поддержка.

3) SolidWorks Simulation (Франция).

Области применения: структурный и тепловой анализ, анализ движения [3].

Преимущества SolidWorks Simulation по сравнению с Ansys:

• хорошая интеграция со средой SolidWorks, что делает его удобным для специализированных задач проектирования;
• ниже стоимость лицензирования.

Преимущества Ansys по сравнению SolidWorks Simulatio: -

• лучше возможности для междисциплинарного анализа и сложных моделей;
• выше точность анализа и расчетов;
• больше набор инструментов для анализа особенно в термодинамике и динамике.

4) Altair HyperWorks (США).

Области применения: оптимизация, статический и динамический анализ, анализ по конечным элементам [4].

Преимущества Altair HyperWorks по сравнению с Ansys:

• проще процесс изучения и обучения;
• проще интерфейс;
• инструменты для оптимизации, такие как топологическая оптимизация, доступны на более глубоком уровне;
• больше возможностей для нескольких физических симуляций;
• выше точность в сложных расчетах.

Преимущества Ansys по сравнению с Altair HyperWorks: -

• больше видов анализа процессов;
• лучше поддержка для сложных механических систем и неструктурированных сеток.

5) ABAQUS от Dassault Systèmes (Франция).

Области применения: сложные нелинейные структуры, изучение механики материалов, тепловые и динамические задачи.

Преимущества ABAQUS по сравнению с Ansys:

• отличные возможности для моделирования сложных деформаций и анализа поведения материалов под нагрузками;
• высокая точность в анализе сложных моделей.

Преимущества Ansys по сравнению с ABAQUS:

• шире спектр доступных модулей и лучше поддержка различных типов симуляций;
• более удобный доступ к изделиям, библиотекам и материалам;
• проще процесс обучения.

6) OpenFOAM.

Области применения: численная симуляция потоков и процессов, особенно в CFD (Computational Fluid Dynamics).

Преимущества OpenFOAM по сравнению с Ansys:

• открытый исходный код, что позволяет пользователям модифицировать систему под свои нужды и задачи;
• поддержка неструктурированных сеток и возможность решения очень сложных задач.

Преимущества Ansys по сравнению с OpenFOAM:

• более удобный интерфейс и доступность различных модулей;
• проще процесс обучения и не требуется глубоких знаний программирования для начала использования;
• выше производительность для расчетов различных моделей и обработки полученных данных.

7) MATLAB/Simulink (США).

Области применения: Системная инженерия, динамика систем, обработка сигналов.

Преимущества MATLAB/Simulink по сравнению с Ansys:

• лучше подходит для работы с матрицами и векторными расчетами;
• поддерживает создание пользовательских интерфейсов.

Преимущества Ansys по сравнению с MATLAB/Simulink:

• не требует навыков программирования для начала расчетов;
• лучше подходит для численных расчетов в сложных физических моделях;
• можно обрабатывать большие и комплексные сетки, что особенно важно для высокоточных инженерных анализов;
• поддерживает интеграцию с CAD-системами, такими как SolidWorks и AutoCAD, что облегчает импорт моделей.

8) Autodesk CFD (США).

Область применения: Моделирование потоков жидкости и тепловых процессов [5].

Преимущества Autodesk CFD по сравнению с Ansys:

• более простой и интуитивно понятный пользовательский интерфейс;
• можно быстро создавать CFD-модели, используя встроенные наборы инструментов и загруженные шаблоны;
• более доступные и гибкие варианты лицензирования;
• хорошая скорость и высокая точность расчета простых моделей.

Преимущества Ansys по сравнению с Autodesk CFD:

• лучше документация и больше разнообразие учебных ресурсов;
• лучше подходит для расчета сложных моделей за счет высокой точности и производительности расчета.

9) Gazebo (США).

Область применения: Моделирование робототехники и расчет взаимодействия с окружающей средой.

Преимущества Gazebo по сравнению с Ansys:

• проще графический интерфейс;
• проще процесс обучения новых пользователей;
• бесплатное и открытое программное обеспечение.

Преимущества Ansys по сравнению с Gazebo:

• быстрее скорость и точность расчета сложных моделей;
• обработка большего объема данных;
• возможность междисциплинарных симуляций;
• поддерживает интеграцию с различными CAD-системами (например, AutoCAD, SolidWorks, CATIA и другие), что облегчает импорта моделей.

Рассмотренные выше программные комплексы имеют иностранное происхождение и уже попали или могут попасть под санкционные ограничения, поэтому рассмотрим также российское программное обеспечения для решения задач моделирования.

1) САПР "КОМПАС-3D".

Область применения: CAD-системы для проектирования и моделирования различных изделий; решение задач структурного анализа методом конечных элементов.

Преимущества:

• интуитивно понятный интерфейс и хорошая доступность для пользователей с различным уровнем подготовки;
• модульный подход, позволяющий добавлять новые функции при необходимости;
• разработан с учетом потребностей российских пользователей, что позволяет легко интегрироваться с другими российскими программами.

2)  GraphPro [6].

Область применения: составление и расчет цепей гидравлических систем, в том числе полостей турбин и каналов охлаждения турбинных лопаток.

Преимущества:

• простой и удобный графический интерфейс;
• отсутствие ограничения на количество узлов;
• техническая поддержка пользователей.

3) ЛОГОС [6].

Область применения: система автоматизации инженерных расчетов (CAE), программное обеспечение для численного моделирования поведения отдельных элементов и целых конструкций в различных условиях эксплуатации.

Преимущества:

• интерфейс и функционал на русском языке;
• широкий набор инструментов и возможность междисциплинарных расчетов;
• параллельные вычисления на разных рабочих станциях;
• техническая поддержка пользователей и консультация специалистов для решения нестандартных задач.

4) DT Seven [6].

Область применения: исследования и оптимизации моделей, дополняющая средства проектирования и инженерного анализа.

Преимущества:

• автоматизация сложных процессов проектирования и интеграция внешних программных продуктов и данных в единую расчетную цепочку;
• решение задач при помощи набора инструметов для анализа данных, оптимизации и предиктивного моделирования.

5) FlowVision [6].

Область применения: решения задач гидрогазодинамики, теплообмена, горения и взаимодействия жидкости и деформируемых конструкций.

Преимущества:

• удобный интерфейс и автоматизация отдельных процессов моделирования (построение сетки);
• возможность проведения междисциплинарных исследований;
• наличие виртуальной лаборатории для проведения испытаний.

6) АРМ с модулями APM WinMachine, APM Mulyiphysics, APM Mechanic и другими.

Область применения: моделирования инженерных конструкций с целью получения оптимальных проектно-конструкторских решений и автоматизации подготовки конструкторской документации.

Преимущества:

• основной российский аналог Ansys [7].
• продукты APM имеют широкие функциональные возможности и один из самый продвинутых прочностных решателей среди российских САЕ-систем, что позволяет выполнять анализ конструкций с учетом различных расчетных случаев [8];
• линейка продуктов имеет гибкую систему лицензирования, что позволяет подобрать необходимый и достаточный набор модулей как по сложности решаемых задач, так и по направлению исследований в различных областях машиностроения и строительства [8].

Список литературы:

1. Санджиев Н.В., Сердюков Д.А. Сравнение зарубежных и отечественных программ для расчета задач методом конечных элементов / Санджиев Н.В., Сердюков Д.А. // Международный научных журнал «Синергия науки». – 2016. - №6. – С. 522-527.
2. Баширов, М. Г. Моделирование режимов работы оборудования с применением Comsol Multiphysics / М. Г. Баширов, А. А. Галикеева, И. И. Точка // Заметки ученого. – 2023. – № 12. – С. 71-74.
3. Евлампьев, А. В. Сравнение программ для компьютерного моделирования siemens nx 11.0 и solidworks 2020 / А. В. Евлампьев, С. В. Курынцев // Вестник Технологического университета. – 2020. – Т. 23, № 9. – С. 80-84.
4. Владимиров, М. И. Использование программной платформы Altair HyperWorks для решения сложных инженерных задач / М. И. Владимиров, А. С. Твердохлебов, Д. Н. Русаков // Техника и технологии машиностроения : материалы V Международной студенческой научно-практической конференции, Омск, 04–10 апреля 2016 года / Омский государственный технический университет. – Омск: Омский государственный технический университет, 2016. – С. 81-84.
5. Лепестов, А. Autodesk Simulation CFD 2012 - комплекс инструментов для решения задач гидрогазодинамики / А. Лепестов // САПР и графика. – 2012. – № 5(187). – С. 46-47. – EDN RXSLTB.
6. Российское инженерное программное обеспечение [Электронный ресурс] // статья с сайта компании Advance Engineering. URL: https://advengineering.ru/ru/aden/rossijskoe-po/ (дата обращения 09.02.2025).
7. База знаний: Российские аналоги зарубежного программного обеспечения [Электронный ресурс] // статья с сайта компании ИЕСофт, 05.12.2024. URL: https://www.iesoft.ru/it/kak-vybrat-podkhodyashchee-po-otvety-zdes/rossiyskie-analogi-zarubezhnogo-programmnogo-obespecheniya/?srsltid=AfmBOooaCBvfxZ5uDQfpr6iPyPwkmvJDyAjb5jlokHkp6jAlCwByMWX1 (дата обращения 09.02.2025).
8. Линейка программных продуктов APM [Электронный ресурс]: официальный сайт НТЦ «АПМ». URL: https://apm.ru/products (дата обращения 09.02.2025).