Версия для печати
Вернуться к списку

Сопромат в одном пакете

Какой должна быть шина у болидов "Формулы-1"? Как сохранить герметичной оболочку урановых стержней при сверхвысоких температурах в активной зоне реактора? И что общего тут с разработкой новых лекарственных форм?

Во всех подобных случаях не обойтись без современных инструментов анализа прочности. В их разработку включилась молодежная команда программистов при одной из кафедр мехмата МГУ. Задача - создать программный продукт, который был бы востребован при проектировании и расчетах в ведущих отраслях промышленности.

- Все используемые сейчас в России универсальные промышленные прочностные системы инженерного компьютерного анализа CAE - западные, - рассказывает профессор кафедры вычислительной механики Владимир Левин. - И как только истекает срок поддержки зарубежного пакета, проектировщики быстро теряют техническую возможность и право производить качественные расчеты.

Такая ситуация коммерчески и технологически невыгодна. Сколько можно это терпеть? Пакет прочностного анализа FIDESYS, по словам Левина, является первым российским пакетом такого уровня и может сделать рынок подобных расчетов в России не зависимым от западных производителей.

Неформальным лидером и консультантом программистов стал Анатолий Вершинин - выпускник мехмата, а сейчас преподаватель на своей же кафедре. На защиту кандидатской Анатолий пошел в 22 года, отучившись к тому времени в очной аспирантуре при мехмате всего три месяца. Идеи, рожденные на кафедре и развитые в его диссертации, стали тем "центром кристаллизации", вокруг чего сформировался проект и начала складываться команда. Рядом с мехматовцами свое место в проекте нашли три аспиранта и студент мехмата Тульского госуниверситета. Аспирант из Твери Владимир Людский уже защитил кандидатскую и сейчас ожидает ее утверждения в ВАКе. Член команды из Тулы, аспирант Евгений Фрейман только что получил персональную стипендию Фонда "Династия" Дмитрия Зимина.

Сами с усами

Российская газета

Где может быть использована предлагаемая вами разработка?

Анатолий Вершинин

Наш расчетный пакет относится к классу прочностных универсальных CAE-систем. И востребован прежде всего там, где необходим расчет отдельных элементов конструкции, которые испытывают значительные деформации, а в процессе эксплуатации изменяются свойства материала, например, при твердотельных фазовых превращениях в нанопленках. Можно производить расчеты изделий из наноматериалов. С этой же целью он широко применим в резинотехнической и шинной промышленности, а также в медицине - при прочностном анализе биоматериалов.

РГ В чем преимущество вашего пакета перед западными аналогами?

Вершинин

Те, что есть, не позволяют проектировщику рассматривать при больших деформациях так называемые обратные задачи. Это когда форма какого-то элемента конструкции известна после нагружения, то есть когда вы видите результат и надо сказать, что произошло. Они не могут этого сделать даже после однократного воздействия, не говоря уже о нагружении тела в несколько этапов. А мы можем и то и другое.

Во-вторых, в большинстве западных пакетов использован только один метод - конечного элемента. Поэтому относительно невысока точность и производительность в динамических задачах. А у нас два расчетных ядра. Одно основано на этом методе, а второе - на его принципиально новых модификациях. Мы используем один из лучших в мире генераторов расчетных сеток, разработанный в Институте вычислительной математики РАН под руководством профессора Ю.В. Василевского, что также значительно повышает точность и производительность расчетов. И, наконец, мы сразу заложили возможность решать сверхбольшие задачи.

РГ Это что означает?

Вершинин То есть задачи на полмиллиарда расчетных узлов. При этом наш пакет адаптирован не только для супер-ЭВМ, но и под обыкновенный PC с мощной видео картой, поддерживающей специальную технологию CUDA. Ее использование позволяет ускорить расчеты от 40 до 60 раз. Системные требования к пакету сравнительно невысоки, поэтому он может высокопроизводительно и комфортно для пользователя работать на обычном персональном компьютере.

Место в команде

Современные средства коммуникации позволяют двум десяткам единомышленников работать по единому плану и согласованным графикам, находясь за много километров друг от друга. Но личное общение все равно необходимо. Вот почему раз в неделю они собираются на мехмате: оценить сделанное, обменяться идеями, разрешить сомнения и проблемы.

По признанию Максима Яковлева, который "отвечает" за одно из пяти ключевых направлений проекта, за компьютером иногда они проводят по 9-11 часов в сутки. Тем более - сейчас, когда появился практический интерес к тому, что они делают, у многих солидных заказчиков. На самый верх они, конечно, не выходят, но потихоньку втягиваются в работу по договорам - с ГКНПЦ имени Хруничева, Троицким институтом инновационных и термоядерных исследований

Знаковое для команды событие произошло в феврале: Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере профинансировал часть работ над пакетом FIDESYS на три года. А в ближайшее время ребята надеются справить новоселье в одном из помещений Научного парка МГУ. Попасть под его крышу - в прямом и переносном смысле - непросто: нужно действительно иметь ноу-хау и ясное понимание того, как выйти с ним на рынок. Директор Научного парка Олег Мовсесян поверил в команду.

авторитетно

Владимир ЛЕВИН, академик РАН:

- Кафедра вычислительной механики, которой я сейчас руковожу, изначально задумывалась так, чтобы можно было сочетать преподавание фундаментальных разделов механики и обучение методам решения прикладных задач с обязательным использованием передовых вычислительных технологий. Поэтому совсем не случайно наши выпускники, аспиранты и студенты образовали костяк молодежного коллектива и занялись разработкой нового расчетного пакета. Замечу, что на кафедре не одна, а несколько подобных научных групп, развивающих то или иное направление механики и соответствующее ему программное обеспечение. Нужны ли такие группы и такие проекты при кафедрах ведущих университетов? Думаю, что нужны. Это позволяет не только сохранять, но и развивать научный потенциал кафедры, активно привлекать к конкретным научным разработкам молодежь, прививать ей умение и вкус к реализации полученных знаний.

Особо я бы отметил то обстоятельство, что проект, о котором сегодня речь, является инновационным и вполне конкурентоспособным в своем сегменте современного рынка. Пройдя через такой проект, каждый его участник получает хорошую закалку, что позволяет ему более полно реализовать себя в большой науке.