Расчет напряженно-деформированного состояния конструкции методом конечных элементов в программном комплексе. - Лекция, раздел Образование, ЛЕКЦИЯ 1 Общие сведения о проектировании.. ЛЕКЦИЯ 2 Применение CAD При Проектировании Конструкций Перед Инженером Стоит Задача Нахождения Распре...
При проектировании конструкций перед инженером стоит задача нахождения распределения напряжений или поля напряжений. Практически все используемые в настоящее время средства решения этой задачи опираются на программные реализации различной степени сложности и глубины исследования. Подавляющее число таких реализаций опирается на метод конечных элементов (МКЭ). При этом сплошная среда (конструкция в целом) моделируется путем разбиения ее на области (конечные элементы), в каждой из которых поведение среды описывается с помощью отдельного набора заданных функций, представляющих напряжения и перемещения в указанной области. Эти функции задаются в такой форме, чтобы удовлетворить условиям непрерывности описываемых ими характеристик во всей среде. Интерфейс программ, реализующих этот метод, позволяет проделывать манипуляции по созданию модели реальной конструкции, в которой учитываются эти функции.
При работе с программами, реализующими МКЭ, следует иметь в виду, что увеличение числа элементов при описании модели повышает точность результатов.
В современном проектировании широко используются различные программные пакеты автоматизированного конструирования (computer-aided engineering — CAE), позволяющие оценивать проекты на каждом этапе Процесса разработки. Средства CAE позволяют анализировать кинематику или динамику поведения проектируемого агрегата. В некоторых случаях средства CAE позволяют определить распределение напряжений или температур в механических компонентах, расчитанных на физическую или тепловую нагрузку. Возможно также проведение вибрационного анализа компонента, на который будет воздействовать динамическая нагрузка. Перечисленные задачи решаются при помощи средств анализа методом конечных элементов. Примером коммерческих программ конечноэлементного анализа являются NASIТRAN, ANSYS, CosmosWorks и др.
На заре своего существования метод конечных элементов применялся главным образом в строительной механике. Многие коммерческие пакеты, основанные на методе конечных элементов, изначально предназначались для решения строительных задач. Однако вскоре стало ясно, что методы конечных элементов имеют более широкую область применения: задачи теплопереноса, распределения электростатического потенциала, механики жидкостей, вибрационного анализа и многие другие.
Все темы данного раздела:
Цели создания САПР
Цель автоматизации — повысить качество проектирования, снизить материальные затраты на него, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост числа инженерно-технических работников, занятых про
САПР, используемые в мире сегодня
Все существующие САПР делятся на две большие группы: специализированные и универсальные.
Cпециализированные САПР
Они могут использоваться как автономно, та
Состав САПР
По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.
К проектирующим относятся подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции,
Общесистемные принципы САПР
При создании и развитии САПР рекомендуется применять следующие общесистемные принципы:
· принцип включения;
· принцип системного единства;
· принцип развития;
·
Виды обеспечения САПР
Математическое обеспечение (МО) автоматизированного проектирования (АП) - это совокупность математических методов, математических моделей и алгоритмов проектирования, необходимых для выполне
ЛЕКЦИЯ 2
ПрименениеCAD, САМ и CAE в разработке и производстве продукта
CAD-системы (сomputer-aided design компьютерная поддержка проектиров
Шкаф с полками
Предположим, что в технических требованиях для разработчика указано, что шкаф должен иметь четыре полки. На этапе создания концепт
Представление графической информации в ЭВМ
Любой цвет может быть представлен точкой в 3-хмерном пространстве, причем координаты должны быть линейно-независимы. Цвет может быть излучаем и отраженным, соответственно модели бывают на основе сл
Растровые графические устройства
Растровые графические устройства появились в середине 70-х гг. XX в. в результате широкого распространения телевизионных технологий. С тех пор они стали основным видом графических устройств благод
Векторные графические устройства
Векторные графические устройства появились в середине 60-х гг. XX в.
Основные недостатки устройств векторной графики - мерцание изображения (из-за необходимости частого пересохранения) и в
ЛЕКЦИЯ 4
Основные виды информации в САПР
Основные требования к информационному обеспечению САПР:
1. Наличие необходимой информации для обеспечения как автоматизированных, так и ручных проц
Автоматизированные информационные системы САПР
В настоящее время различают два вида автоматизированных информационных систем САПР — банки данных и информационно-поисковые системы (ИПС). Эти системы различаются видом хранимой и обр
Терминология, обозначения, определения
В системе ИСПА используется ряд понятий, терминов и обозначений, которые мы считаем нужным конкретизировать или определить.
УЗЛЫ — это точки, используемые для описания геометрии ма
Этапы практической реализации МКЭ
1. Создание модели конструкции.
2. Создание геометрической модели специально для МКЭ.
ЛЕКЦИЯ 7
Системы автоматизированной разработки чертежей
Работа с системой автоматизированной разработки чертежей аналогична использованию текстового процессора. Единственное отличие в том, что на в
Сетка и привязка
В черчении на бумаге широко используются вспомогательные линии, которые строятся заранее. Они облегчают построение линий чертежа и делают их более точными. Линии сетки в системах автоматизированной
Простановка размеров
Возможность простановки размеров считается одной из наиболее привлекательных особенностей систем автоматизированной разработки чертежей. Вручную проставить размеры с той же быстротой просто невозмо
Копирование
Функция копирования работает точно так же, как операции «Вырезать» и «Вставить» в текстовом процессоре. Набор графических элементов может быть выделен, сохранен в буфере и вставлен в любое место то
Основные технико-экономические параметры
Целью технологического проектирования является разработка объектов (ТП, операций, управляющих программ для станков с ЧПУ), оптимальных для заданных условий их применения.
Отбор более предп
Технологические критерии развития
Технологические критерии развития характеризуют возможность экономии живого труда при изготовлении и подготовке к эксплуатации машин.
Критерий трудоемкости изготовления машины находят как
Определение единственного решения
Определение единственного решения – заключительный этап процедуры выбора. Для решения задачи нужна дополнительная информация. Дополнительная информация может быть подготовлена группой экспертов, ко
Заметание
Функция заметания формирует объемное тело трансляцией или вращением замкнутой плоской фигуры (рис. 2). Если плоская фигура будет незамкнутой, в результате заметания получится не объемное тело, пове
Системы моделирования устройств
Системы геометрического моделирования (каркасные, поверхностные и твердотельные) всегда использовались главным образом для разработки и моделирования отдельных деталей, а не устройств, состоящих из
Базовые функции моделирования агрегатов
Системы моделирования агрегатов предоставляют логическую структуру для группировки и организации деталей в устройства и узлы. Структура позволяет конструктору идентифицировать отдельные детали, сле
Возможности совместного проектирования
Системы моделирования агрегатов практически незаменимы для групп, занимающихся разработкой продуктов, состоящих из множества частей. Эти системы обладают возможностями для эффективного управления о
Использование моделей агрегатов
Модели, создаваемые в системах моделирования агрегатов, могут использоваться для эффективной разработки продукта. Большинство систем моделирования агрегатов дают пользователям возможность измерять
Упрощение агрегатов
Большинство систем геометрического моделирования со стандартными возможностями моделирования агрегатов легко справляются с устройствами, состоящими из сотен деталей. Затруднения возникают при обраб
ЛЕКЦИЯ 11
Числовое программное управление
Для проектирования и производства без вмешательства человека необходима компьютеризация технологической подготовки. Компьютер должен осуществлять выбор стан
Быстрое прототипирование и изготовление
Еще один способ использования геометрической модели в производстве — это быстрое прототипирование. Существуют разные процессы быстрого прототипирования, но все их объединяет то, что прототип изгота
Стереолитография
Процесс изготовления детали протекает следующим образом:
1. Фоточувствительный полимер, затвердевающий на свету, поддерживается в жидком состоянии.
2. На толщину одного слоя ниже
Отверждение на твердом основании
В процессе отверждения на твердом основании каждый слои отверждается путем экспонирования ультрафиолетовой лампой, а не сканирования лазерным лучом. Таким образом, все точки слоя затвердевают одно
Избирательное лазерное спекание
Процесс изготовления детали путем избирательного лазерного спекания протекает следующим образом.
1. Цилиндрическая заготовка помещается па высоте, необходимой для того, чтобы на нее можно
Трехмерная печать
Процесс трехмерной печати был назван так из-за своей схожести с печатью на струйном принтере. В трехмерной печати вместо чернил используется жидкое связующее вещество. Процесс трехмерной печати про
Ламинирование
В процессе ламинирования деталь изготавливается путем ламинирования и лазерной резки материалов, поступающих в листовом виде. Слипание листов происходит за счет наличия термоадгезивного покрытия. П
Прототипы для функциональной оценки
Когда проект готов, конструктор должен удостовериться, что он обеспечивает выполнение всех функций, которые изначально предполагались. Простая функциональная оценка может включать проверку практичн
Новости и инфо для студентов