Что WebCAE умеет сегодня
Полный список реализованного — от импорта геометрии до разбора результата. У каждого раздела мы указываем и границы применимости: обещание без границы рано или поздно приходится брать назад.
CAD и подготовка геометрии
Импорт STEP и собственные средства построения: расчётную модель можно довести до нужного вида, не возвращаясь в свою CAD-систему.
Импорт STEP
AP203, AP214, AP242, в том числе многотельные сборки. На тяжёлых файлах модель показывается по мере готовности, а не после полной загрузки.
Построение геометрии
Примитивы, эскиз, опорные плоскости и системы координат. Поверхность собирается из замкнутого контура линий, тело — из замкнутого набора поверхностей, с проверкой замкнутости прямо при выборе.
Выдавливание
Грань тела, отдельная поверхность в тело, линия в поверхность. Расстояние вводится числом или вытягивается манипулятором прямо в 3D-виде.
Преобразования и массивы
Булевы операции, разделение и объединение тел, перенос, вращение, зеркало, линейные и круговые массивы.
Двенадцать операций лечения и упрощения
Лечение геометрии, снятие мелких элементов, скругление и фаска, эквидистанта, перенос граней, уклон, удаление граней, оболочка, разбор швов, упрощение, обтягивающая оболочка. Разложены по четырём группам с пояснением, что делает каждая.
Снятие скруглений по радиусу
Условие «не больше» или «не меньше» порога применяется ко всей модели одним действием — вместо выбора сотен мелких граней вручную.
Измерения
Расстояния между точками, линиями и поверхностями с отображением прямо на модели; по телу — объём, площадь, центр масс и минимальная толщина стенки.
Дерево модели
Видимость, подавление, изоляция, цвет, папки, переименование и операции в контекстном меню — включая быстрые команды сетки, материалов и граничных условий.
- — Эскиз пока без параметрических ограничений: горизонтальность, касание, размерные связи — в планах вместе с деревом построения.
- — Вращение, движение по траектории и лофт есть в геометрическом ядре и в скриптовом языке, но пока не выведены отдельными командами в интерфейс.
- — Сборки на уровне компонентов и экземпляров, сопряжения и спецификация — в планах: сегодня группы в дереве — это просто папки.
Тетраэдральная сетка
Автоматическая сетка по импортированной геометрии, с управлением размером на уровне тела, грани и ребра — и с честной оценкой качества, а не только с фактом «построилось».
Элементы первого и второго порядка
Четырёх- и десятиузловые тетраэдры. Порядок выбирается явно и не понижается молча: если вы заказали второй порядок, вы его получите.
Второй порядок только в нужной зоне
Деталь считается на первом порядке, а внутри выбранной зоны элементы остаются десятиузловыми. Стык двух порядков связывается уравнениями на общих рёбрах, поэтому поле перемещений остаётся согласованным.
Управление размером
Готовые уровни плотности, привязанные к габариту детали, свой глобальный размер, коэффициент роста размера элемента и точность аппроксимации кривизны. Локальное сгущение задаётся шаровой областью, размер можно назначить на конкретную грань или ребро.
Автоматическое сгущение по результатам расчёта
Очаги напряжений с прошлого прогона становятся зонами измельчения для следующего — с контролем бюджета сетки, чтобы уточнение не превратилось в многочасовой расчёт.
Лечение геометрии перед построением сетки
Мелкие отверстия, скругления, узкие грани и почти совпадающие вершины находятся автоматически, пороги считаются от размера элемента и габарита тела. Исходное тело не меняется, отчёт показывается, лечение можно отключить.
Защита граничных условий при лечении
Операция, которая уничтожила бы грань с заданной нагрузкой или закреплением, откатывается, а осиротевшие записи перечисляются поимённо. Тихая потеря граничного условия выглядит как успешный расчёт с другой физикой — это худший вид ошибки.
Оценка качества, а не только факт построения
Считается минимальное и среднее качество элементов, число вырожденных. Сетка получает один из трёх вердиктов: принята, принята с замечанием по отношению сторон элементов, отклонена.
Постоянный корпус проверок
Семнадцать эталонных задач прогоняются при каждом обновлении продукта: сравниваются число элементов, покрытие регионов и качество. Четыре независимых прогона десктопного построителя совпали во всех 134 контрольных величинах.
- — Показатели качества зависят от платформы: одна и та же деталь в десктопном приложении и в браузере может получить разное минимальное качество. Эталоном мы считаем десктопный путь.
- — Удаление узких граней по умолчанию выключено: на реальной сборке оно снимало до двух третей граней при изменении объёма всего в 0,16 %. Такие грани находятся и попадают в отчёт, но не удаляются без вашего решения.
- — Размер по ребру реализован цепочкой сфер вдоль полилинии — в построителе сеток нет прямого управления размером на ребре.
Гексаэдральная сетка
Структурированные гексаэдры там, где важен градиент, тетраэдры во всём остальном. Зона вырезается в CAD-теле до построения сетки, а не сдвигом узлов готовой сетки, — поэтому элементы не выворачиваются.
Пять генераторов под реальные формы
Блок; кольцевая зона вокруг отверстия с радиальным сгущением по закону 1/r²; цилиндр по схеме O-grid для бобышек и осей-пальцев; лента вдоль пространственной галтели; тороидальная зона для перехода цилиндра в плоскость, замкнутая на 360° без задвоенных узлов.
Первый и второй порядок
У двадцатиузловых гексаэдров срединные узлы аналитически ложатся на настоящую криволинейную границу — дугу цилиндра, радиус галтели, поверхность тора, а не остаются на середине хорды.
Стыковка с тетраэдральной сеткой
Общие узлы не требуются: зоны связываются уравнениями связи, а подчинённые степени свободы исключаются до решения. Тот же механизм несёт на себе соединения деталей в сборке.
Контроль качества
У каждого элемента проверяется строго положительный якобиан, а объём зоны сверяется с точным аналитическим значением.
Поиск концентраторов
Инструмент находит в модели цилиндрические отверстия, галтели и сферические выемки и предлагает под них зоны — из ленты или из скрипта. Радиус и число слоёв выбираете вы.
- — Зоны не должны пересекаться друг с другом и не должны выходить за габарит детали.
- — У тороидальной зоны передача стыковочных граней в модуль уравнений связи ещё не доведена, а режущий инструмент имеет прямоугольное сечение вместо профиля галтели.
- — Измеренного сравнения «гексаэдры против тетраэдров» на одной детали у нас пока нет: доводы опираются на теорию и на качество построенной сетки. Сверку коэффициентов концентрации со справочными данными опубликуем, когда сделаем.
Линейные расчёты
Статика, собственные частоты, устойчивость, теплопроводность и термоупругость — на объёмных, оболочечных и балочных элементах; каждый тип расчёта сверен с аналитическим решением.
Линейная статика
Перемещения, деформации, напряжения и реакции опор. Несколько материалов в одной модели, произвольное число закреплений и нагрузок одновременно.
Собственные частоты и формы
Модальный анализ со свободными или закреплёнными границами, анимация форм колебаний. Использует разреженные матрицы, поэтому идёт на моделях в сотни тысяч степеней свободы.
Модальный анализ с преднапряжением
Частоты нагруженной конструкции считаются по настоящей задаче с матрицей геометрической жёсткости. Приближённую формулу мы измерили и отвергли: на консоли вблизи критической нагрузки она ошибается до 4 %.
Устойчивость
Линейная задача на собственные значения, критический коэффициент нагрузки и форма потери устойчивости. Матрица геометрической жёсткости построена для балок, объёмных элементов и оболочек.
Теплопроводность
Стационарное поле температур и тепловой поток, конвекция на поверхности.
Термоупругость
Напряжения от температурного расширения по заданному или рассчитанному полю температур.
Библиотека конечных элементов
Тетраэдры и гексаэдры первого и второго порядка, призмы и пирамиды, четырёхузловая оболочка MITC4 без эффекта запирания, треугольная оболочка, балка, сосредоточенная масса.
Верификация опубликована
Восемнадцать эталонных задач с аналитическими решениями: патч-тест, балки Тимошенко и Эйлера — Бернулли, многоматериальные модели, тепловые задачи, термоупругость, модальный анализ, устойчивость, оболочка. Каждое число в журнале ссылается на конкретный тест.
- — Материалы линейно-упругие: пластичности, ползучести и вязкоупругости нет.
- — Расчёты стационарные или на собственные значения — переходной динамики и частотного отклика нет.
- — Оболочечные и балочные элементы пока верифицированы на статике; их модальный анализ и устойчивость в журнале верификации ещё не закрыты.
Жёсткие соединения деталей
Склейка в сборке: стык не раскрывается и не проскальзывает. Реализована точными уравнениями связи, а не штрафом, поэтому на стыке нет паразитной податливости, а уравнения связи выполняются точно.
Точное соединение несовпадающих сеток
Перемещение подчинённого узла выражается через взвешенную сумму узлов главной грани; подчинённые степени свободы исключаются до решения. Сетки по обе стороны стыка совпадать не обязаны.
Разные типы элементов в одной сборке
Тетраэдры соединяются с гексаэдрами, первый порядок со вторым.
Автоматический поиск пар
Касания, зазоры и натяги определяются по геометрии с порогом по расстоянию — не нужно вручную перечислять сотни стыков.
Податливая склейка
Если стык должен иметь конечную податливость, соединение задаётся штрафной жёсткостью.
- — Склейка не раскрывается по определению: если стык в вашей задаче может отойти или проскользнуть, нужен контакт без трения из следующего раздела.
- — Пары ищутся по расстоянию между поверхностями: стык шире порога поиска нужно задать вручную.
Контакт без трения
Односторонний стык: передаёт сжатие и не держит растяжения, а область контакта растёт и уменьшается по мере нагружения. Считается по шагам нагрузки с пересборкой контактных пар на деформированной форме.
Связь по площади перекрытия
Стороны связываются интегралом по площади перекрытия граней, а не поузлово: давление получается гладким, а равномерная нагрузка проходит через стык без искажения.
Пересборка пар на каждом шаге
После каждого сошедшегося приращения пары строятся заново на деформированной геометрии — зоны действительно смыкаются и размыкаются, отрабатывается взаимное скольжение вдоль стыка.
Автоматическая величина шага
Приращение растёт, когда равновесие достигается легко, и делится пополам, если шаг не сошёлся.
История по шагам и анимация
Каждый шаг сохраняет перемещения, состояние стыка, узловые контактные силы и давление. В результатах — ползунок по шагам, воспроизведение и выбор скорости.
Состояние стыка на модели
Открыт, замкнут, скольжение, залипание — обычное поле результатов по шкале 0–3, видно, какая часть стыка несёт нагрузку на выбранном шаге, а какая отошла.
Контактное давление
Считается из узловых контактных сил делением на приходящуюся на узел площадь и рисуется по граням, без размазывания на соседние.
Нагружение перемещением
Заданное перемещение нарастает теми же приращениями, что и сила.
- — Только десктопное приложение: в браузере контакт без трения не считается.
- — Трения нет. Пара, которой назначено кулоновское трение, отклоняется с сообщением, а не решается молча как контакт без трения.
- — Сходимость оценивается по остаточному взаимному проникновению поверхностей, а не по невязке уравнений равновесия.
- — Натяг, несовпадающие сетки по стыку и самоконтакт внутри одного тела пока не поддержаны.
Жёсткие связи RBE2, удалённые силы и моменты
Жёсткая связь ведёт себя как настоящий RBE2: перемещение подчинённого узла равно перемещению ведущего узла плюс поворот, умноженный на плечо. Поэтому связь передаёт момент, а не только силу — и на этом же механизме работают удалённые нагрузки.
Жёсткая связь RBE2
Один ведущий узел и множество подчинённых на грани, ребре, вершине или теле. Реализована точным исключением степеней свободы, а не штрафом.
Произвольные уравнения связи
Линейная комбинация степеней свободы с правой частью — когда перемещения нужно связать нестандартным способом.
Удалённая сила и момент
Задаётся точка в пространстве, вектор силы в ньютонах и вектор момента в ньютон-метрах. В расчёте появляется виртуальный узел в этой точке, связанный с выбранной геометрией, — так задаётся кронштейн или масса, которых нет в модели.
Удалённое перемещение и поворот
Любое подмножество из шести степеней свободы задаётся, остальные остаются свободными.
Диагностика конфликтов
Узел, уже закреплённый, исключается из подчинённых; циклы и двойное подчинение одного узла обнаруживаются и объясняются, а не превращаются в тихо искажённую кинематику.
- — Момент нельзя приложить к одной точке: у узла объёмного элемента нет вращательной жёсткости. Нужна линия, поверхность или тело — иначе запись отклоняется с подсказкой.
- — Шарнирная связь и связи по отдельным осям сегодня сводятся к полной жёсткой связи по шести степеням свободы.
- — Распределяющей связи типа RBE3 нет.
- — Удалённые нагрузки и перемещения работают в линейном статическом расчёте.
- — Поворот как самостоятельное граничное условие у объёмных элементов не поддержан: вращательных степеней свободы у них нет, и интерфейс сообщает об этом прямо.
Препроцессор и постпроцессор
Постановка задачи и разбор результата в одном окне: дерево модели, панели граничных условий с предпросмотром прямо на геометрии, поля результатов с легендой в понятных единицах.
Материалы
Библиотека и произвольный материал: упругие свойства, плотность, коэффициент теплового расширения, теплопроводность и прочностные пределы.
Полный набор граничных условий
Закрепление по осям, заданное перемещение, каток и плоскость симметрии по нормали, сосредоточенная и распределённая сила, давление, нагрузка на ребро, ускорение и гравитация, удалённые силы и моменты.
Предпросмотр до применения
Стрелки появляются, пока вы ещё заполняете форму: они строятся в геометрическом центре объекта, направлены наружу и ориентированы по выбранной системе координат.
Системы координат по геометрии
Строятся указанием на поверхность, линию или вершину, с поворотом вокруг локальных осей. Нагрузки и результаты можно задавать и читать в них, включая цилиндрическую.
Поля результатов
Перемещения по модулю и компонентам, шесть компонент напряжений и деформаций, главные и эквивалентные напряжения, реакции опор, контактное давление и состояние стыка, вектор поворота сплошной среды.
Девять критериев прочности
Мизеса, Трески, Ренкина, Кулона — Мора, Сен-Венана, Друкера — Прагера и три усталостных: Гудмана, Содерберга, Гербера. Карта коэффициента запаса и карта степени использования; смена критерия не требует пересчёта.
Инструменты разбора
Сечения, пробы значений в точке, деформированная форма с масштабом, изоповерхности, анимация форм колебаний и шагов нагружения, сравнение по шагам.
Скрипты и ИИ-агенты
Любая постановка задачи воспроизводится скриптом, а через MCP-интерфейс модель может готовить и анализировать ИИ-агент.
- — Карта прочности пока не строится для сборок из разных материалов — интерфейс сообщает об этом прямо, а не применяет один предел ко всем деталям.
Решатели и производительность
Каскад решателей вместо одного метода, прямое разложение на аппаратном ускорении Apple Silicon и явные правила, когда какой метод применять нельзя.
Прямое разреженное разложение
Точный ответ без монитора сходимости — то, что нужно на сборках со связями, где итерационные методы буксуют. На macOS выполняется через Apple Accelerate с раскладкой по производительным ядрам и матричным ускорителям.
Итерационный путь
Метод сопряжённых градиентов с предобуславливателем и алгебраический многосеточный метод: для больших сеток, где нет уравнений связи.
Правила выбора метода
На сборках с точными связями многосеточный метод не вызывается: там он расходится. Правило закреплено тестом: снять его молча не получится.
Обрыв расходящегося расчёта
Если после пятнадцати циклов невязка больше удвоенной стартовой, счёт прекращается — вместо того чтобы тратить минуты на заведомо безнадёжный путь.
Параллельная работа
Сборка матрицы жёсткости распараллелена, сетка сборки строится несколькими процессами одновременно, число процессов подбирается по паспорту машины.
Наблюдение за ходом расчёта
График невязки для итерационного пути и график итераций Ньютона по шагам нагрузки для нелинейного, с отметками там, где шаг делился пополам.
- — Ускорение 14–26 раз измерено на Apple Silicon против прежнего прямого решателя. На других платформах порог прямого решателя — 120 000 степеней свободы.
- — За миллионом степеней свободы на сборках с точными связями готового маршрута пока нет: проверенные итерационные прототипы на такой задаче не сошлись.
- — Внутри одного тела построитель сеток ускоряется потоками всего в 1,1–1,2 раза — выигрыш даёт одновременное построение сетки на разных телах, а не многопоточность внутри одного.
В браузере и в десктопном приложении
Один интерфейс и одно расчётное ядро. Вкладка браузера — это один поток и потолок памяти. Десктопное приложение получает всю машину: сетку строят несколько процессов, матрица собирается параллельно, работает прямой решатель на аппаратном ускорении.
В браузере — полный цикл без установки
Импорт STEP, построение сетки, линейные расчёты, соединение деталей связями, постпроцессор. Ничего не нужно ставить и согласовывать с системным администратором.
В десктопном приложении — то, что вкладке не по силам
Контакт без трения, построитель сеток в отдельных процессах, прямой решатель на Apple Accelerate, крупные сборки и топологическая оптимизация в разумное время.
Десктопное приложение работает офлайн
Лицензия проверяется локально подписанным файлом, обращение к сети для начала работы не требуется — это важно там, где у расчётной станции нет общего доступа в интернет.
Продукт называет свою границу
Когда задача выходит за возможности вкладки, продукт говорит об этом и предлагает десктопное приложение, а не считает вполсилы и не выдаёт правдоподобный результат.
- — Сборки со связями уходят в десктопное приложение рано: при наличии уравнений связи и более 5 000 поступательных степеней свободы браузерный итерационный путь не сходится за разумное время, и продукт сообщает об этом до начала счёта.
- — Контакт без трения, встроенный импорт STEP и гексаэдральные построители на внешних модулях — только десктопное приложение.
- — Топологическая оптимизация в браузере запускается, но сборка матрицы там в 20–50 раз медленнее десктопной.
- — На одной геометрии веб и натив могут построить немного разные сетки, а отдельные тела проходят на одной платформе и не проходят на другой. Эталоном мы считаем десктопный путь и говорим об этом прямо.
Проверьте на своей модели
Откройте свой STEP в браузере прямо сейчас или пришлите сборку в рамках пилота — мы подготовим модель, посчитаем и вернём отчёт.