Amesim — коммерческое программное обеспечение для моделирования и анализа процессов в многодисциплинарных системах. Оно является составной частью системного инжиниринга в области создания мехатронных систем. Программный пакет представляет собой набор инструментов, используемых для моделирования, анализа и прогнозирования производительности мехатронных систем. Поведение гидравлических, пневматических, термодинамических, электрических и механических систем описываются с помощью нелинейных нестационарных аналитических уравнений. В отличие от 3D CAE подхода, такой подход дает возможность моделировать поведение систем без наличия подробной CAD геометрии и может быть использован на ранних этапах V-цикла ( V-Model ) проектирования изделия. Для создания модели поведения системы используется набор библиотек, содержащий предопределенные компоненты из различных областей физики. Для постройки взаимосвязанной модели системы, компоненты библиотек должны быть связаны друг с другом. Для этой цели каждый компонент наделен портом ввода-вывода, содержащим несколько входов и выходов. Причинно-следственная связь обеспечивается соединением входов одного компонента с выходом другого. Библиотеки LMS Amesim написаны на языке С, но также поддерживают свободно распространяемый объектно-ориентированный язык Modelica [1], предназначенный для моделирования сложных физических систем, таких как: механика, электрика, электроника, термодинамика, построенных на компонентах описанных с точки зрения электрической мощности или процессно-ориентированных компонентах. Программное обеспечение работает на большинстве платформ UNIX (в частности под Linux ) и на платформах Windows . В июле 2016 года была представлена 15-я версия.

LMS Imagine.Lab AMESim является частью портфолио Simcenter Siemens PLM Software . Он сочетает в себе 1D, 3D моделирование и средства для проведения физических испытаний с возможностью подготовки отчетов и аналитики данных.

Это портфолио предназначено для обеспечения инженеров и аналитиков комплексным решением для разработки сложных продуктов, которые включают в себя интеллектуальные системы, за счет внедрения подхода Предиктивной Инженерной Аналитики. (Predictive Engineering Analytics approach).

История

Платформа LMS Imagine.Lab AMESim была разработана компанией Imagine S.A., которую приобрела компания LMS International в июне 2007 года. В ноябре 2012 года компания LMS International была куплена компанией Siemens AG.

В 1987 году доктором Мишелем Лебреном из Университета Клода Бернара во Франции, была создана программа для ЭВМ для управления сложными динамическими системами, состоящими из взаимодействующих гидравлических сервоприводов, представленных конечно-элементными моделями.

Первый инженерный проект был реализован для морской нефтедобывающей платформы Ekofisk в Северном море. В начале 90-х годов в ассоциации с профессором К.У Ричардсом из Университета Бата в Англии, была выпущена первая коммерческая версия LMS AMESim, для моделирования процессов в гидравлических системах управления. В настоящее время LMS Imagine.lab AMESim используется в автомобильной, аэрокосмической и других отраслях промышленности.

Применяемость

В использовании LMS Imagine.Lab AMESim очень похоже на , но при этом является многодисциплинарным программным обеспечением, которое позволяет связать между собой различные области физики, такие как: гидравлика, пневматика, механика, электрика, термодинамика, электромеханика). Метод расчета основан на теории графов связей (Bond graph theory). Процесс моделирования системы предполагает последовательность из 4-х шагов:

• Режим эскиза (sketch mode): построение модели из компонентов и их взаимная увязка.
• Режим подмодели (submodel mode): для каждого компонента выбирается закон, по которому будут вычисляться переменные состояния.
• Режим задания параметров (parameter mode): Для каждого компонента задаются начальные параметры.
• Режим расчета (run mode): выполняется расчет и анализ результатов.

При переходе от режима подмодели к режиму задания параметров, выполняется компиляция модели бесплатным компилятором GCC или Visual C++ free Express edition. LMS Imagine.Lab AMESim является кросс-платформенным приложением.

Возможности платформы

• Особенности платформы
• Графический пользовательский интерфейс, интерактивная справка (help), возможность создания суперкомпонентов, постпроцессинг, инструментария для выполнения эксперимента, поддержка метаданных, редактор диаграмм состояния.
  • Инструменты для анализа
• Редактор таблиц, графопостроитель, средства анимации, 3D аниматор, воспроизведение результатов расчета, линейный анализ (собственных частот, модальных форм, передаточных функций), индексы активности, расчет энергии и мощности
  • Оптимизация, управляемость, выполнение эксперимента (DOE)
• Выполнение эксперимента (редактор параметров), оптимизация(NLPQ и генетический алгоритм), Метод Монте-Карло (случайных чисел, Latin Hypercube, Optimized Latin Hypercube, with uniform or gaussian distribution)
• Решатели и численные методы
• LSODA, DASSL, DASKR, решатель с постоянным шагом интегрирования, дискретное разбиение, параллельный процессинг. LMS AMESim/LMS AMESim совместная симуляция.
• Программные интерфейсы
• Generic co-simulation (используется для совместных расчетов с прочим ПО), functional mock-up interface (export)
• MIL/SIL/HIL и real-Time
• plant/control (Simulink interface, Labview interface), various Real-Time (RT) targets (xPC, dSPACE, Opal-RT, LabVIEW, Etas, …)

• 1D/3D CAE
  • Инструмент CAD2AME (встроенный инструмент для чтения CAD геометрии и использование ее в качестве исходных данных для подготовки расчетной модели), совместный расчет с CFD ПО (STAR-CCM+, Fluent, CFX, STAR-CD, Eole..) совместный расчет с MBS моделями с поддержкой импорта/экспорта (LMS Virtual.Lab motion или MSC.Adams)
• Средства разработки
  • Пользователь может разрабатывать свои собственные подмодели, основанные на базе стандартных компонентов при помощи инструмента AMECustom, или путем программирования их на языке Си или Фортран с использованием модуля AMESet. Исходный код большинства стандартных подмоделей предоставляет возможность пользователю начать с этой базы, чтобы довести их до заданных ему потребностей.

Физические библиотеки

• Управление
  • Библиотеки: signal and control, engine signal generator
• Электрика:
  • Библиотеки: electrical basics, electromechanical, electric motors & drives, electrical static conversion, electrochemistery, energy storage, fuel cells, automotive electrics, aircraft electrics

Компоненты: резисторы, индуктивности, ёмкости, трансформаторы, батареи, генераторы, синхронные двигатели, асинхронные двигатели, двигатели постоянного тока, векторное управление (прямое и обратное преобразование Park), rectifiers, инверторы, choppers, gradators, кабели, предохранители, реле, вентиляторы, blowers, лампы, window lift systems, magnetic coils, airgaps, leakages, пьезоэлетрические приводы, …

• Механика
  • Библиотеки: 1-D mechanical (linear and rotary), планарная механика, 3-D mechanical, cam and followers, finite-elements import (FEM), powertrain, vehicle dynamics
  • Компоненты: masses, springs, dampers, cams, rocker-arms, followers, rack and pinion, screw nut, worm gear, levers, gears, bearings, seals, couplings, clutches, chassis, tires, …
• Жидкости
  • Библиотеки: гидравлика, гидравлические компоненты, гидросопротивления, пневматика, пневматические компоненты, газовые смеси, влажный воздух
  • Компоненты: баки, ёмкости, отверстия, гидросопротивления, повороты, расширения, сужения, тройники, подшипники, золотники, поршни, диафрагмы, гидравлические/пневматические трубы учитывающие волновые эффекты и гидроудар, гибкие шланги, скорость звука,… базы данных свойств жидкостей и газов
• Термодинамика
  • Библиотеки: thermal, thermal-hydraulic, thermal-hydraulic component design, thermal pneumatic, aircraft fuel systems, two-phase flow, air conditioning, cooling system, heat exchanger
  • Компоненты: тепловые ёмкости, теплопроводность, конвекция, излучение, теплообменники, радиаторы, конденсаторы, насосы, термостаты, компрессоры
• Двигатели ДВС:
  • Библиотеки: IFP drive, IFP engine, IFP exhaust, CFD-1D, IFP C3D
  • Компоненты: drivers, gearboxes, crankshaft, camshaft, cylinder, combustion, wall heat exchanges, air path, engine valves, compressors, turbochargers, pipes, injectors, after-treatment, catalyst, …
• Аэрокосмос
  • Библиотеки: Aeronautics and Space, Авиационные топливные системы, Rocket Liquid Propulsion, Aircraft Electrics
  • Компоненты: профиль полета, модель атмосферы, динамика полета, пропеллеры, реактивные двигатели, модели топливных баков с учетом влияния ускорения, отверстия, лепестковые клапаны, насосы/турбины, ракетные камеры сгорания, сопла…

Состав платформы

Платформа LMS Imagine.Lab Amesim содержит:

• LMS Amesim
  • Основной продукт для моделирования и расчета динамических систем
• Amecustom
  • Средство настройки моделей для последующей передачи заказчикам
  • Шифрование моделей для защиты прав интеллектуальной собственности
• Amerun
  • Запуск существующих моделей
• Ameset
  • Разработка новых компонентов
• LMS Imagine.Lab Sysdm
  • Инструмент управления данными на уровне предприятия
• LMS Imagine.Lab System Synthesis
  • Инструмент разработки новых версий архитектур изделия

Образование и Исследования

LMS Imagine.Lab Amesim используется в инженерных школах и университетах, а также принят за основу в различных Исследовательских проектах Европы.

История релизов

Применение

Amesim применяется в таких отраслях, как авиастроение, ракетно-космическая отрасль, автомобилестроение, машиностроение и других отрастях .

Примечания