Marc - система, осуществляющая моделирование и комплексный нелинейный анализ конструкций, решение сложных задач термо-прочности, электро- и магнитостатики, моделирование технологических процессов, таких как штамповка, гибка, пластическое формование, различные виды механообработки и т.п. Имеет собственный пре/постпроцессор.
Marc ориентирован на решение задач, по условиям которых конструкции одновременно подвергаются воздействию кинематических, силовых и тепловых нагрузок, имеют большие перемещения и деформации, нелинейные свойства материалов или свойства, зависящие от истории нагружения, включая эффективный анализ сложного контактного взаимодействия конструкций.
Marc используется по всему миру в различных отраслях промышленности: аэрокосмической, автомобилестроении, металлургической, шинной, электронной, на предприятиях военно-промышленного комплекса и др.
- Структурный анализ:
- - Линейный и нелинейный статический анализ с учетом геометрической и физической нелинейности, нелинейных граничных условий и свойств материалов и пр.
- - Механика разрушения: методы линейного и нелинейного разделов механики разрушения; автоматическая реализация расчета J-интеграла, модель накопления повреждений в резиноподобных материалах, растрескивание бетона, разрушение композиционного материала и т.д.
- - Динамический анализ: расчет собственных форм и частот, частотный отклик, анализ переходного процесса, случайные колебания и пр.
- - Анализ чувствительности и оптимизация;
- - Использование осесимметричных решений для создания трехмерных моделей и решений;
- - Анализ установившегося качения осесимметричных конструкций (таких, как автомобильная шина);
- - Анализ деталей из материалов с эффектом памяти формы; и т.д.
- Неструктурный анализ
- Задачи теплообмена (установившиеся и неустановившиеся процессы, моделирование сварки и излучения и т.д.);
- Электро- и магнитостатический, а также электромагнитный и пьезоэлектрический анализ;
- Моделирование гидродинамического подшипника;
- Акустический анализ (в том числе связанный акустический анализ среда-конструкция);
- Связанные виды анализа (термомеханический, термоэлектрический, электро-термо-механический, моделирование взаимодействия жидкость - твердое тело);
- Абляция и пиролиз; и т.д.
Линейный анализ
- Суперпозиция вариантов нагружения
- Анализ осесимметричных тел
Нелинейный анализ
- Адаптивное управление нагрузкой (статическая, динамическая, за пределами потери устойчивости, трение, теплопередача)
- Автоматическая адаптация временного шага решения задачи
- Методы решения на основе длины дуги в пространстве "нагрузка - перемещение"
- Методы решения на основе невязки
- Возможность задания пользователем шага по нагрузке и времени
Большие перемещения и конечные (малые) деформации
- Стандартная и усовершенствованная формулировки Лагранжа
- Линейный и нелинейный анализ устойчивости
- Анализ устойчивости при наличии трения
- Анализ поведения конструкции после потери устойчивости
- Учет пластичности в соответствии с гипотезой "FeFp"
- Автоматическая переразбивка модели с переносом промежуточных результатов расчета на обновленную сетку
Автоматическое моделирование контактного взаимодействия
- 2D и 3D контакты
- Возможность моделирования протяженных одномерных тел (например, моделирование свивки канатов)
- Возможность моделирования абсолютно жестких контактирующих поверхностей (дискретных или заданных аналитически)
- Возможность моделирования контакта элементов высокого порядка
- Возможность задания линейных и угловых перемещений, скоростей твердых поверхностей и тел, а также нагрузок, прикладываемых к ним
- Автоматическое задание закреплений
- Модели трения (в том числе модель "покой - скольжение", а также возможность использования модели пользователя)
- Динамический удар
- Сохранение результатов расчета контактного взаимодействия для последующего анализа результатов
Адаптивная генерация сетки
- Линейный и нелинейный анализ
- Возможность выбора критерия адаптации сетки
- Специальные опции для анализа с учетом контактного взаимодействия
- Возможность применения при любой геометрии
- Возможность использования при структурном анализе и анализе теплопередачи
- Дробление и укрупнение сетки
Динамический анализ
- Вычисление частот собственных колебаний
- Анализ переходных процессов
- Анализ модальной суперпозиции
- Методы прямого интегрирования:
- обобщенный метод Newmark'а;
- метод Houbolt'а;
- одношаговый метод Houbolt'а;
- явный метод центральных конечных разностей для анализа динамики
- Анализ частотного отклика
- Спектральный анализ
- Анализ с фиксированной или адаптивной величиной шага по времени
- Возможность моделирования движения с заданной величиной ускорения
Анализ теплопередачи
- Установившийся и переходной процессы
- Линейная и нелинейная теплопроводность
- Граничные условия для конвекции и излучения
- Конвективный теплообмен с заданной величиной скорости течения среды
- Внутренние источники тепла
- Диффузионный радиационный теплообмен
- Фазовые переходы, учет выделения / поглощения теплоты
- Адаптивное изменение шага по времени при решении
Термомеханические эффекты
- Анализ термических напряжений
- Учет выделения тепла при пластических деформациях и трении
- Учет больших перемещений вследствие термических граничных условий
- Анализ напряжений с учетом пластики и остаточных напряжений
Модели разрушения
- Линейная и нелинейная модели
- Хрупкое и вязкое разрушение
- Модель хрупкого разрушения бетона
- Модель разрушения композитных материалов
Анализ жидких сред
- Уравнения Навье-Стокса в трехмерной формулировке
- Метод штрафов для моделирования несжимаемости
- "Ньютоновские" и "неньютоновские" жидкости
- Учет теплообмена в жидкостях
- Моделирование взаимодействия жидкостей и сплошных тел
- Моделирование теплообмена жидкостей и сплошных тел
Моделирование гидродинамического подшипника
- Расчет распределения давления и переноса (течения) смазки
Джоулево тепло
- Выделение тепла при протекании электрического тока
Акустический анализ
- Моделирование жестких отражающих поверхностей
- Вычисление частот собственных колебаний и анализ переходных процессов
- Совместный акустический анализ конструкции и среды
Электростатический анализ
- Вычисление характеристик поля в плоской и трехмерной постановках
Магнитостатический анализ
- Вычисление характеристик поля в плоской и трехмерной постановках
- Нелинейные соотношения B - H
- Моделирование постоянных магнитов
Анализ электромагнитного поля
- Уравнения Максвелла в полной постановке
- Анализ в частотной и временной областях
Граничные условия
- Механические нагрузки (сосредоточенные, распределенные, центробежные, кориолисовы, объемные, гравитационные)
- Термические нагрузки
- Акустические нагрузки
- Электро-, магнито- и электро-магнито-статические нагрузки
- Волновое нагружение балок и труб
- Предварительные напряжения и деформации
- Кинематическое (жесткое) закрепление
- Упругое закрепление
- Преобразование степеней свободы из одной системы координат в другую (для задания соответствующих граничных условий)
- Межузловые связи (ограничение взаимного перемещения)
Оптимизация и анализ чувствительности конструкции
- Анализ чувствительности изделия к конструктивным изменениям при статических нагрузках
- Анализ чувствительности частотных свойств изделия к конструктивным изменениям
- Возможность оптимизации переменных проектирования, характеристик материалов и параметров композитов
- Возможность задания нескольких вариантов нагрузки
- Эффективность при большом количестве переменных проектирования
Типы решателей
- Усовершенствованный прямой профильный решатель
- Усовершенствованный прямой решатель для систем уравнений с разреженными матрицами
- Итеративный решатель усовершенствованным методом сопряженных градиентов с предварительным улучшением обусловленности матриц
- "Несимметричный" решатель
- Решатель для ЭВМ с "двойной" точностью
Параллельные вычисления
- Используемый метод распараллеливания - метод декомпозиции исследуемой области
- Высокая производительность на ЭВМ с различной архитектурой: с общей и распределенной памятью, на сетевых компьютерах
Пользовательские подпрограммы
- Более 100 подпрограмм для "настройки" MSC.Marc для решения конкретных задач:
- параметризация геометрии;
- материалы со специальными свойствами;
- сложные нелинейные граничные условия; и т.д.
Возможности, уменьшающие трудоемкость использования программы
- Возможность "переноса" результатов расчета осесимметричной конструкции на соответствующую трехмерную модель для дальнейшего анализа
- Адаптивное изменение шага решения по времени
- Автоматический контакт между телами
- Настройка параметров программной среды пользователем
- Динамическое распределение памяти
- Интеграция с пре- и постпроцессором Patran
- Полная интеграция с пре- и постпроцессором MSC.Marc Mentat
Упругая линейная модель:
- Изотропные, ортотропные и анизотропные материалы
Упругопластическая модель
- Изотропное, кинематическое или комбинированное упрочнение с критерием текучести Мизеса
- Критерий текучести Drucker-Prager'а
- Модель материала, разработанная в Национальной лаборатории Ок-Ридж (США)
- Упрочняющиеся и разупрочняющиеся материалы
- Пять моделей упрочнения материала
- Учет эффекта скорости деформации
- Анизотропическая пластичность по гипотезе Hill'а
- Закон текучести Prandtl-Reuss'а
- Температурно-зависимые свойства материалов
- Модель Gurson'а для моделирования пластичности металла
- Законы текучести, задаваемые пользователем
- Возможность дополнения пользователем базы данных по материалам
Эластомеры
- Нелинейная упругость в стандартной и усовершенствованной лагранжевой постановке
- Обобщенная модель Mooney-Rivlin'а
- Модель Ogden'а
- Модель Boyce-Arruda
- Модель Gent'а
- Модель материала с большой сжимаемостью (пена)
- Упруго-вязкая модель с возможность больших деформаций
- Моделирование повреждения и разрушения эластомера
- Возможность использования пользователем собственной модели энергии деформации
Гиперэластичность
- Обратимая нелинейная упругость
"Жестко-пластичное" течение материала
- Быстрый анализ листовой штамповки
- Явный и неявный алгоритмы решения
- Моделирование суперпластического формования
Ползучесть
- Моделирование формоизменения или изменения объема
- Представление величины деформации линейной или экспоненциальной зависимостью
- Температурная зависимость характеристик ползучести
- Модель материала, разработанная в Национальной лаборатории Ок-Ридж: комбинация ползучести, пластичности и зависимости от цикличности нагружения
Вязкоупругость
- Модели Maxwell'а и Kelvin'а
- Учет "истории" деформирования (при малых и больших уровнях)
- Учет температурных зависимостей при моделировании реологических эффектов
- Модель вязкоупругого термического расширения Narayanaswamy
- Модели изотропных и анизотропных материалов
Вязкопластичность
- Комбинация модели пластичности и модели ползучести Maxwell'а
Порошковая металлургия
- Вязкопластичная модель порошковых материалов
- Моделирование процесса горячего прессования при постоянном давлении
- Моделирование изменений температуры и давления
Композитные материалы
- Слоистые пластины и оболочки
- Упругопластическое поведение материала
- Произвольная (назначаемая пользователем) ориентация свойств материала
- Назначаемая пользователем ориентация волокон в каждом слое
- Многочисленные критерии разрушения материала:
- - максимальное значение напряжения;
- - максимальное значение деформации;
- - критерий Tsai-Wu;
- - критерий Hill'а;
- - критерий Hoffman'а;
- - критерий, заданный пользователем
- Моделирование прогрессирующего разрушения
Объемно-эластичные материалы и грунт
- Поверхность предельного состояния как функция объемного давления
- Линейная или параболическая модели Mohr-Coulomb'а
- Модифицированная модель Cam-Clay'а
- Полнофункциональное моделирование взаимодействия жидкости и грунта
Бетон
- Разрушение при низком растягивающем напряжении
- Поверхности разрушения
- Моделирование арматуры
В Marc около 200 элементов, обеспечивающих проведение структурного, теплового, акустического и других видов анализа, в том числе:
- Элементы обеспечивают моделирование больших линейных и угловых перемещений, конечных деформаций
- Элементы низкого и высокого порядков
- Элементы с упрощенным интегрированием с контролем безэнергетических форм деформации ("hourglass control")
- Возможность моделирования влияния приложения нагрузки на жесткость исследуемого объекта
- Элементы арматуры (в бетоне)
- Элементы только со степенями свободы "линейное перемещение" для моделирования композитных материалов без изгибных свойств
Marc Mentat включает в себя обширные функции по созданию и модификации геометрических моделей, в том числе твердотельное моделирование на базе встроенное ядра ACIS и Булевы операции, поверхностное можделирование и редактирование, импорт и экспорт ACIS-совместимых геометрических данных, корректировка CAD-геометрии.
Полная ассоциативность узлов и конечных элементов с точками, кривыми и поверхностями: модификация геометрии вызывает соответствующие автоматические изменения в структуре сетки
- Усовершенствованный алгоритм создания "трех-" и "четырехугольных" сеток
- Вытягивание сетки вдоль кривой
- Автоматический генератор тетраэдральной сетки
- Генератор гексаэдральной сетки
Возможности генератора сеток
- Задание количества узлов вдоль границы
- Полностью автоматическая генерация сетки на поверхностях общего вида
- Преобразование кривых в одномерные конечные элементы
- Преобразование поверхностей в регулярные сетки
- "Стыковка" сеток:
- - разбивка элементов;
- - сдвиг узлов;
- - изменение типа элементов;
- - перегенерация сетки
Возможность задания параметров генерируемой "переходной" сетки
Различные типы конечных элементов
- Балки (2-х и 3-х узловые)
- Треугольные оболочечные элементы (3-х и 6-ти узловые)
- Четырехугольные оболочечные элементы (4-х, 6-ти, 8-ми, и 9-ти узловые)
- Тетраэдры (4-х и 10-ти узловые)
- Пятигранные призмы (6-ти и 15-ти узловые)
- Гексаэдры (8-ми, 12-ти, 20-ти и 27-ми узловые)
- Полная поддержка опций задания нагружения, краевых и начальных условий
- Полная поддержка нелинейных материалов
- Возможность задания пользователем функциональных зависимостей свойств материалов
- Опции задания свойств композитных материалов (ориентации свойств, слоев и т.п.)
- Опции определения геометрических характеристик
- Опции определения характеристик контактного взаимодействия
- Опции анализа с адаптацией
- Задание межузловых связей
- Управление решением
- Форма деформации
- Величина контактного давления между поверхностями
- Индикация результатов цветом
- Амплитудные значения
- Графические зависимости
- Изолированные области
- Результаты переразбивки сетки
- Анимация
- Фотореалистическая визуализация с использованием алгоритма трассировки лучей