Прочность конструкции является одним из ключевых требований при проектировании изделий. Практически в любой отрасли инженеры задают себе одни и те же фундаментальные вопросы: “Сколько прослужит это изделие при ежедневном использовании?”, “При каких условиях оно сломается?” и т.д. А также бесконечное число вопросов «А что, если», например: “А что будет, если уменьшить толщину этого ребра на 1 мм для экономии материала?”. Наши решения для механики деформируемого твердого тела позволяют легко получить ответы на подобные вопросы. К задачам динамики относятся: модальный анализ, гармонический анализ, анализ переходных процессов, спектральный анализ, анализ быстротекущих высоконелинейных процессов.

Модальный анализ (или анализ свободных механических колебаний) проводится с целью определения собственных (резонансных) частот и форм колебаний деталей и конструкций. Частота собственных колебаний  соответствует ожидаемой резонансной частоте конструкции. Форма колебаний показывает, какие относительные деформации или перемещения  будет испытывать конструкция, в случае возникновения резонанса на соответствующей собственной частоте. Зная ожидаемую форму колебаний на некоторой собственной частоте, можно, например, задать дополнительное закрепление или опору в области конструкции, соответствующей максимуму данной формы колебаний, что приведёт к эффективному изменению спектральных свойств изделия.

Гармонический анализ используется для нахождения установившейся реакции  или отклика линейных систем, нагруженных синусоидальными силами. Определяется реакция системы на нескольких частотах и строится график амплитудно-частотной характеристики. Максимум реакции, найденный по графику будет соответствовать и максимуму напряжению в конструкции. Гармонический анализ предназначен для отыскания максимального значения уровней установившейся вибрации. Переходные процессы не оцениваются в этом виде анализа. Максимальный отклик на гармоническое воздействие достигается, когда частота воздействий совпадает с собственными частотами конструкции. Поэтому до проведения гармонического анализа следует провести модальный анализ и определить собственные частоты.

Анализ переходных процессов (иногда называемый анализом во времени) предназначен для нахождения динамической реакции системы при действии некоторых нагрузок, зависящих от времени. Этот тип анализа используется для определения временной зависимости перемещений, деформаций, напряжений и сил в системе как реакцию на некоторую комбинацию статических, переходных и гармонических сил. Расчет во временной шкале означает, что эффекты инерции и демпфирования являются важными. Если эти эффекты не учитываются, то достаточно статического анализа.

Спектральный анализ – это решение задачи с использованием результатов модального анализа для расчета перемещений и напряжений в модели. Этот тип анализа в основном используется вместо временного анализа (переходных процессов) для определения реакции (отклика) конструкции при действии случайных нагрузок или нагрузок, зависящих от времени, таких как землетрясение или ветровые нагрузки, нагрузки от морских волн, воздействие от реактивного двигателя, и т. д.

Анализ быстротекущих высоко- нелинейных процессов основан на решение дифференциальных уравнений в частных производных, выражающих законы сохранения масс, импульсов и энергии с использованием интегрирования по времени в явном виде. Этот анализ применяется для высоконелинейных процессов протекающих в малых промежутках времени, таких как высокоскоростные и низкоскоростные удары, взрывные нагрузки, высоконелинейное пластическое деформирование, задачи разрушаемого контакта.

Сферы применения

Статические расчеты

Расчеты деталей под нагрузкой с учетом нелинейного отклика материалов, решение контактных задач, расчеты уплотнений, моделирование формообразования и формоизменения заготовок, расчеты на прочность зубчатых соединений и муфт, моделирование болтовых соединений, определение напряженно-деформированного состояния конструкций, вызванного нагревом или охлаждением, расчет на прочность зданий и сооружений, с учетом нелинейного поведения грунтового основания.

Динамические расчеты

Расчет собственных частот и форм колебаний конструкций, роторная динамика, определение установившегося отклика модели при воздействии на нее гармонической нагрузки, определение сейсмостойкости зданий и сооружений, оценка ударного, волнового, аэродинамического или вибрационного воздействия на оборудование, определение нестационарного отклика конструкции в результате действия переменных во времени нагрузок.

Композиционные материалы

Расчет собственных частот и форм колебаний конструкций, роторная динамика, определение установившегося отклика модели при воздействии на нее гармонической нагрузки, определение сейсмостойкости зданий и сооружений, оценка ударного, волнового, аэродинамического или вибрационного воздействия на оборудование, определение нестационарного отклика конструкции в результате действия переменных во времени нагрузок.

Усталость долговечность

Оценка несущей способности изделий из композиционных материалов, моделирование расслоения, моделирование накопления повреждений и разрушения композитов, поиск оптимальной укладки слоёв с различной ориентацией волокон для достижения максимальных прочностных характеристик.

Теплообмен

Определение температурных полей в отдельных деталях, агрегатах или конструкциях, моделирование стационарных и нестационарных тепловых потоков, расчет переходных процессов в деталях и агрегатах, вопросы поддержания температуры в заданных пределах, моделирование процессов нагрева, остывания и фазового перехода (плавление и затвердевание).

Акустика

Определение собственных частот акустических объемов, расчет отклика среды на акустическое возбуждение, выявление зон с заглушением некоторых диапазонов частот, определение акустического поля рассеяния вокруг объектов (эхолокация).

Быстропротекающие процессы

Определение температурных полей в отдельных деталях, агрегатах или конструкциях, моделирование стационарных и нестационарных тепловых потоков, расчет переходных процессов в деталях и агрегатах, вопросы поддержания температуры в заданных пределах, моделирование процессов нагрева, остывания и фазового перехода (плавление и затвердевание).