Инжиниринговый центр «Центр компьютерного инжиниринга» (CompMechLab®) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого

Федеральный проект, аналогов которому в мире пока нет, направлен на оздоровление Обь-Иртышского бассейна и его основных рек – Обь, Иртыш, Томь, Тобол, Миасс и Тура. Ставится грандиозная технологическая и управленческая задача: с применением технологии цифровых двойников (Digital Twins) и больших данных (Big Data) создать комплексную систему управления водными ресурсами.

Сани разработаны для транспортировки тяжелых грузов на расстояния до 1500 км с учетом экстремальных условий Арктики и Антарктики: низких температур, разряженного воздуха, сильных порывов ветра, интенсивной солнечной радиации, подъемов и спусков ледяной дороги. Результаты разработки: грузоподъемность саней – до 60 тонн (актуальные аналоги – до 20 тонн); рабочая температура – до минус 60 С°; модульная конструкция позволяет доставку железнодорожным и автотранспортом без привлечения спецтехники.

Созданы программные модули автоматизации построения и обработки математической модели в динамике твердых тел несущего винта соосного вертолета. В сравнении с традиционными методами проектирования создание виртуального испытательного полигона позволило значимо сократить время и стоимость разработки, повысить точность данных, учитывать упругость частей несущей системы при расчете полетных режимов и автоматически рассчитывать ее прочность.

Инициативный проект реализуется совместно со специалистами НМИЦ травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена, инженерами Центра НТИ СПбПУ и исследователями НИЛ «Биомеханика» ТиПМ ИГЭУ. В числе ключевых задач – разработка методики создания «умных» цифровых моделей кастомизированных эндопротезов высокой степени адекватности с возможностью отслеживания эволюции системы «сустав – имплант» на всем протяжении жизненного цикла.

Результаты проекта: разработаны обобщенные методики и правила конечно-элементного моделирования конструкций летательных аппаратов; настроены универсальные программные сценарии автоматической обработки, позволяющие собирать файл команд обработчика из требуемых модулей; оптимизированы существующие подходы к моделированию птицестойкости, разработана программа вычисления свойств импактора; отправлены патентные заявки на регистрацию разработанных скриптов (РИД).

Проект является частью комплексной инвестиционной программы развития семейства автомобилей «УАЗ Патриот» 2020. Применение технологий цифрового проектирования и виртуальных испытаний в процессе разработки кузова, шасси, элементов экстерьера и интерьера позволяют сократить затраты на выполнение работ на 15–20% и сократить сроки разработки на 1–2 года. Улучшены потребительские свойства автомобиля: устойчивость, управляемость, плавность хода, пассивная безопасность (по правилам ЕЭК ООН и Euro NCAP).

Электрический концепт-кар CML CAR в рекордные для отрасли сроки (1 год) был подготовлен к производству и вместил в себя наглядные результаты применения всех ключевых технологий, с которыми связывают технологическое будущее России и мира: цифровое проектирование и моделирование, разработка «цифровых двойников» изделий и производственных процессов (производство в рамках концепции Фабрик Будущего), бионический дизайн, аддитивные технологии, разработка и применение новых материалов, в том числе композиционных, платформенные решения.

Проект включает разработку серии модификаций самолета под нужды различного назначения, оптимизацию аэродинамических показателей конструкции самолета под заданные проектные цели, разработку полностью композитных крыльев и корпуса, а также обеспечение возможности взлета и посадки самолета в условиях как твердой поверхности, так и воды при ограниченной полосе разбега. Расчеты производились с использованием ресурсов Суперкомпьютерного центра СПбПУ.

Основной задачей стала оцифровка всего опыта АО «ОДК-Климов» по разработке двигателей данного класса, анализ всех расчетных обоснований, конструкторской документации, результатов испытаний и др. – и его интерпретация в рамках новой парадигмы проектирования с применением Цифровой платформы CML-Bench™. Созданы виртуальные испытательные стенды и полигон двигателя; перепроектирована конструкция статорных деталей, обеспечивающая выполнение требований ТЗ при снижении массы отдельных деталей до 50%.

Применены технологии цифрового проектирования (разработка цифровых двойников изделий и процессов, виртуальные испытания). Разработаны математические модели и проведены расчеты газодинамических процессов, включающие такие части МГТД, как входное устройство компрессора, рабочее колесо компрессора, спрямляющий аппарат компрессора, рабочее колесо турбины, сопловой аппарат, сопло. Предложены варианты модификации элементов ГТД на основе анализа результатов расчета с использованием аддитивных технологий.