Предугадать поломку моста, изучить распространение геомагнитных волн, заранее узнать эффективность работы мотора или вычислить прочность будущей шины - эти и многие другие задачи решаются при помощи моделирования в компьютерной программе Fidesys. Ее разработчики – аспиранты и профессоры ведущих российских ВУЗов - уже пять лет повышают качество создаваемых изделий, снижая издержки на их разработку и производство.
В 2009 году в холле на 16 этаже главного здания МГУ начал созревать проект программы для анализа прочности деталей и конструкций. Научная группа под руководством тогда профессора МГУ, а сейчас и члена совета директоров Fidesys Владимира Левина, формулировала первую версию этого инструмента анализа. Он тестировался в Научном парке МГУ на супер-ЭВМ «Ломоносов» и других устройствах, дорабатывался и уточнялся на базе американской программы конечно-элементных расчетов Ansys. Затем внимание на проект обратил центр «Сколково», пригласивший разработчиков стать их резидентами. Сегодня команда Fidesys включает в себя 34 программиста–алгоритмиста (выпускники МГУ, МИФИ, МГТУ им. Н. Баумана, МФТИ; из них 7 кандидатов наук до 29 лет) и 10 профессоров - консультантов МГУ, МИФИ, научных учреждений РАН.
Задачей программного продукта CAE Fidesys является максимально точное моделирование и описание свойств деталей, конструкций, материалов в инженерной области. При анализе моделей в программе исследуются происходящие с ними изменения под различными нагрузками. Проверка твердых тел на прочность – универсальная задача для множества сфер деятельности, и потому среди клиентов Fidesys есть компании горной, нефтегазовой, оборонной отраслей, машиностроения, авиастроения, судостроения, наноиндустрии, ВУЗы, которые используют пакет для лабораторных работ и образовательных программ, а также государственные структуры – Росатом и Роснано. Возможности программы этими отраслями не ограничиваются, ее можно использовать также в гражданском и промышленном строительстве, химической, телекоммуникационной отрасли, в производстве товаров массового спроса, разработке изделий и технологий, ориентированных на охрану окружающей среды. Размер тела не имеет значения – проектировщик, занимающийся анализом в программе может работать как с наночастицами, так и с магнитными волнами под земной корой длиной более километра. Все расчеты происходят в условных единицах.
По словам разработчиков, их пакет прочностного анализа оказался востребован в современном авиастроении: здесь реже используется сталь, а чаще композитные материалы, создаются новые модели деталей самолетов. Для их теплостойкости, ударопрочности и летных качеств показатели необходимо высчитывать заново.
Пользователи программы строят математические и механические модели и благодаря им еще до изготовления выясняют: насколько прочна конструкция, будет ли она деформироваться или разрушаться при эксплуатации и как это будет происходить, будут ли в ней дефекты (например, трещины), каковы оптимальные характеристики для будущих деталей и возможности их эффективного использования. Несмотря на то, что программа Fidesys достаточно молода и работает только с прочностными характеристиками предметов, а программа Ansys разрабатывалась в 70-ых годах и работает почти со всеми разделами классической физики, у российского пакета есть некоторые преимущества. Расчетные ядра в пакете Fidesys легко интегрируются с новыми трендами и разработками – это позволяет быстрее и точнее производить некоторые вычислительные операции, использовать новые научные модели для описания свойств материалов, в отличие от Ansys, которой это делать бывает тяжелее. К примеру, при учете нелинейных эффектов в физике, когда при деформации материалы (резина, полиуретан, каучук) ведут себя нелинейным образом (растягиваются в 2-3 раза по сравнению с исходным размером).
Кроме того, разработчики создали интуитивно понятный пользовательский интерфейс, разделили программу на приложения для разных категорий(CAE Fidesys Standard, Professional, Viewer и Online), оптимизировали их под известные операционные системы Linux и Microsoft (Vista, XP, 7, 2003) и перенесли функционал на ноутбуки, планшетные компьютеры и смартфоны. Если ранее пакеты анализа можно было использовать только на супер-ЭВМ, то сейчас большинство клиентов Fidesys пользуются ими на своих ПК. А промышленные дизайнеры и конструкторы, например, могут делать быстрые прикидочные и единичные расчеты на портативных девайсах – для этого только необходимо зарегистрироваться на сайте и зайти в онлайновое приложение – хотя функционал на этих устройствах у Fidesys ограничен, разработчики уверяют, что этого будет достаточно.
«Мы рассчитываем на прочность тела даже самого бытового характера,– рассказывает технический директор Fidesys Анатолий Вершинин.- Например, мы общаемся с рядом поставщиков и производителей 3D-принтеров. Обыкновенный пользователь может на таком на принтере напечатать уже много различных вещей. Но процесс печати, во-первых, долгий, а, во-вторых, дорогостоящий. Прежде, чем напечатать, допустим, крючок для домашних целей, нужно сделать 3D-модель этого изделия, загрузить ее в Fidesys, рассчитать на прочность и дальше принимать решение. Выдержит крючок или сломается при нагрузке, которая на него будет приходиться? Если программа покажет, что он сломается, то не нужно будет тратить деньги и материалы на его печать. Нужно будет либо заложить в принтер более прочный материал, либо увеличить толщину этого крючка, а затем уже подобранную по характеристикам модель распечатать».
Для того, чтобы интегрировать свой продукт на международной арене, команда Fidesys сотрудничает на научной основе с государственным университетом Айовы, имеет представительство в Нью Джерси, ряд партнеров в США по маркетингу и консалтингу. Тем не менее, своим преимуществом они считают офис разработки в Москве и подразделение в Туле. Это позволяет им быстрее реагировать на запросы клиентов: адаптировать интерфейс под определенную отрасль, привлекать профильных специалистов для расчетов и анализа, а когда установка программы оказывается не нужна и требуется лишь разовый анализ конструкции, проводить его и консультировать новых заказчиков быстро и на месте.
