Файл: Методические рекомендации для студентов специальности 140 05 01 Информационные системы и технологии ( по направлениям ).docx
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 32
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Численные математические модели всегда подразумевают наличие известного алгоритма вычислений, поэтому их часто называют алгоритмическими.
В алгоритмических математических моделях связь между выходными параметрами и внутренними параметрами в совокупности с внешними воздействиями задана не явно, а в виде алгоритма моделирования.
К математическим моделям относят также инженерно-физические, структурные и информационные модели.
Под инженерно-физическими моделями понимается разновидность абстрактных, численных математических моделей, которые отражают основные закономерности физического состояния и функционирования технических
объектов. К инженерно-физическим моделям технических объектов можно отнести модели, реализуемые так называемыми сеточными методами, например,
с помощью метода конечных элементов (МКЭ). Инженерно-физическое моделирование чаще всего производится средствами вычислительной математики,
основу которых составляют численные методы решения математических уравнений, реализованные в программном обеспечении промышленных автоматизированных систем.
Структурные модели описывают не функционирование, а состав объектов или систем объектов, их устройство, взаимосвязь составных частей. Структурные модели сложных систем на более высоком уровне абстракции часто
представляются в виде графов, сетей, различных графиков и схем. Широко используемые в машиностроительных САПР геометрические модели также относятся к структурным математическим моделям. Инженерно-физические и структурные модели тесно связаны между собой. Причем первичными являются
описания структуры изделия. Например, конечно-элементная модель, моделирующая состояние конструкции, строится на базе геометрической модели технического объекта.
Информационными называют модели предметной области, определяю-
щие совокупность информационных объектов, их атрибутов и соотношений между ними.
Под компьютерной моделью технического объекта понимается любая
из абстрактных моделей, созданная и используемая при помощи компьютер-
ных технологий.
Компьютерное моделирование может быть самым разнообразным по своему содержанию в зависимости от типа реализуемой модели. В технике предметом компьютерного моделирования могут выступать не только деталь или изделие в сборе, а целое промышленное предприятие, автоматизированная система, технологический процесс, и вообще любая сложная система.
4.2 Выбор системы автоматизированного проектирования
Задачей компьютерного моделирования при дипломном проектировании, как правило, является получение структурных и инженерно-физических моделей таких технических объектов, как машина, механизм, узел, деталь, операция технологического процесса, инструмент и т. п.
Эффективность компьютерного моделирования зависит, кроме прочего,
от САПР. В дипломном проекте, исходя из возможностей САПР, необходимо обосновать ее выбор. Также следует ориентироваться на САПР, которая используется на данном машиностроительном предприятии.
4.3 Разработка дерева построения структурной модели
Структурные модели, как правило, являются компьютерными твердотельными моделями детали или сборки. В дипломном проекте необходимо разработать и описать дерево построения структурной модели детали или компонентов сборки. Пример дерева построения модели детали представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Пример дерева построения твердотельной модели детали в среде САПР NX
Следует описать параметры каждого элемента. Ассоциативные связи между элементами дерева построения также следует описать и представить в виде графа (рисунок 2).
В случае сборки следует описать сопряжения компонентов.
Также следует привести копии экранов с видами твердотельной модели
согласно каждому этапу истории построения.
Рисунок 2 – Пример графа, иллюстрирующего ассоциативные связи между элементами дерева построения твердотельной модели детали в среде САПР NX
4.4 Автоматизация структурного моделирования
Построение твердотельных моделей в дипломном проекте, как правило, осуществляется при помощи ПО. Данное ПО может быть разработано как вне среды САПР, так и в среде САПР. В дипломном проекте следует описать указанное ПО согласно разделу 3.
4.5 Инженерно-физическое моделирование
4.5.1 Вид инженерно-физического моделирования.
В дипломном проекте, при необходимости, выполняется инженерно-физическое моделирование, которое служит для анализа работы механизма, напряженно-деформированного состояния детали, движения жидкости, температуры тел.
4.5.2 Моделирование работы механизма.
Моделирование работы механизма в дипломном проекте осуществляется в среде САПР. Предварительно создается структурная модель механизма. Необходимо обосновать и описать объекты симуляции. Желательно выполнить аналитический или численный расчет механизма для верификации компьютерной модели. В дипломном проекте необходимо привести копии экранов компьютерной модели с объектами симуляции, а также результатами моделирования. Могут быть также приведены графические зависимости перемещений, скоростей, ускорений и сил от параметров механизма. Следует сделать заключение о более выгодных параметрах.
4.5.3 Моделирование напряженно-деформированного состояния.
Моделирование напряженно-деформированного состояния детали
в дипломном проекте, как правило, осуществляется в среде САПР. Предварительно создается структурная модель. Необходимо обосновать и описать методику построения расчетной сетки и методику определения размера ячеек, а также объекты симуляции. Желательно выполнить аналитический или численный расчет напряженно-деформированного состояния для верификации компьютерной модели. В дипломном проекте необходимо привести копии экранов компьютерной модели с расчетной сеткой, объектами симуляции, а также результатами моделирования. Могут быть также приведены графические зависимости характеристик напряженно-деформированного состояния от параметров детали.
Следует сделать заключение о более выгодных параметрах.
4.5.4 Моделирование движения жидкости.
Моделирование движения жидкости в дипломном проекте, как правило, осуществляется в среде САПР. Предварительно создается структурная модель. Необходимо обосновать и описать методику построения расчетной сетки и методику определения размера ячеек, а также объекты симуляции. Необходимо также обосновать режим течения жидкости (ламинарный или турбулентный). Желательно выполнить аналитический или численный расчет для верификации компьютерной модели. В дипломном проекте необходимо привести копии экранов компьютерной модели с расчетной сеткой, объектами симуляции, а также результатами моделирования. Могут быть также приведены графические зависимости характеристик течения жидкости от параметров потока. Следует сделать заключение о более выгодных параметрах.
4.5.5 Моделирование температуры тел.
Моделирование температуры тел в дипломном проекте, как правило,
осуществляется в среде САПР. Предварительно создается структурная модель. Необходимо обосновать и описать методику построения расчетной сетки
и методику определения размера ячеек, а также объекты симуляции. Желательно выполнить аналитический или численный расчет для верификации компьютерной модели. В дипломном проекте необходимо привести копии экранов компьютерной модели с расчетной сеткой, объектами симуляции, а также результатами моделирования. Могут быть также приведены графические зависимости температуры от параметров тел. Следует сделать заключение о более выгод-
ных параметрах.
5 Структура и объем дипломного проекта
Дипломный проект должен содержать пояснительную записку и графический материал.
Общими требованиями к пояснительной записке к дипломному проекту являются: четкость и логическая последовательность изложения материала; краткость формулировок, исключающих неоднозначность толкования. При этом пояснительная записка к дипломному проекту должна раскрывать творческий
замысел, при необходимости должна быть проиллюстрирована фотографиями, графиками, диаграммами, схемами и т. п.
Пояснительная записка переплетается и сдается в стандартной папке для дипломных работ. Пояснительная записка к дипломному проекту должна включать титульный лист; задание; содержание; перечень условных обозначений, символов и терминов (если в этом есть необходимость); введение; обзор литературных источников; основная часть, включая организационно-экономическую часть и раздел охраны труда; заключение; список использованных источников; приложения, включая ведомость технического проекта. Требования к оформлению пояснительной записки определяются ГОСТ 2.105.
Объем пояснительной записки, как правило, составляет 80100 листов без учета приложений.
Графический материал дипломных проектов оформляется на 8 и более листах формата A1. Для научно-исследовательских дипломных проектов допускается 6 листов формата A1. Графический материал включает чертежи и плакаты. Количество чертежей не менее двух.
Чертежи оформляются по требованиям ЕСКД.
Требования к оформлению плакатов:
– как правило, на плакатах приводятся схемы, для которых отсутствуют официальные стандарты, в частности, диаграммы, а также изображения, оформляемые в произвольной форме (например, схемы форм документов и т. п.);
– плакат должен иметь рамку и угловой штамп, оформленный сог-
ласно ЕСКД;
– допускается использование цветных изображений (например, копий
экранов), а также подписей к отдельным элементам изображения.
Содержание графического материала научно-исследовательских дипломных проектов определяется руководителем.
Примерный перечень листов графического материала дипломного проекта:
технические чертежи – 2 листа;
диаграммы, схемы алгоритмов, графические зависимости, компьютерное моделирование – 5 листов;
технико-экономические показатели – 1 лист.
При выполнении комплексных тем не допускается дублирование частей
пояснительных записок и графического материала.
6 Содержание дипломного проекта
6.1 Введение
Во введении необходимо изложить цель и задачи работы, а также обосновать необходимость ее проведения.
6.2 Обзор литературных источников
Конечным результатом обзора должен явиться критический анализ рассмотренных решений с целью применения лучших из них в проектируемом объекте.
6.3 Научно-исследовательская часть
Научно-исследовательская часть является необязательной. Ее содержание определяет руководитель.
6.4 Основная часть
6.4.1 Техническая часть.
В технической части описывается технический объект машиностроительного предприятия и само предприятие. Приводятся инженерные методики
расчета технического объекта, его математические модели. Материал сопро-
вождается необходимыми техническими схемами. Также в данную часть
включается материал, соответствующий разделу 3 или 4 настоящих методических рекомендаций.
6.4.2 Организационно-экономическая часть.
Организационно-экономическая часть дипломного проекта обосновывает эффективность принятых технических решений.
Организационно-экономическая часть включает:
организационную часть;
экономическую часть.
В организационной части рассматривается один из вопросов организации производства. Тема организационного вопроса выдается руководителем организационно-экономической части дипломного проекта.
Экономическая часть содержит все необходимые технико-экономические расчеты и определение экономического эффекта от принятых технических решений.
Результатом расчета являются технико-экономические показатели проекта, которые представляются на защите в виде итоговой таблицы.