ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.06.2020
Просмотров: 123
Скачиваний: 3
ВВЕДЕНИЕ
Для расчетов и моделирования отдельных подсистем в течение многих лет используют высокопроизводительные программы и операционные системы, которые постоянно совершенствуются. Современные системы моделирования обеспечивают высокое качество решения задач применительно к отдельным областям науки и техники. Основным из главных направлений такого моделирования является анализ нагрузок во всевозможных деталях машиностроения. Проектирование детали или устройства машиностроения заключается учете двух взаимоисключающих критериев: механическая прочность и надежность детали с одной стороны и экономичность используемых материалов с другой. С надежностью систем, прежде всего, связано распределение механической напряженности в каждой точке детали. Если напряженность будет превосходить предел прочности материала, то деталь выйдет из строя. Экономичность механических систем связана с массой и формой детали. Компьютерное моделирование позволяет задать оптимальную сложную форму детали и посмотреть распределение нагрузок в детали.
При проектировании таких высокотехнологичных изделий как газовые турбины, турбокомпрессоры всегда использовались самые передовые расчетные технологии. Что позволяло на каждом историческом этапе развития турбиностроения улучшать основные показатели эффективности работы турбины при обеспечении приемлемой механической надежности. Основным активным элементом сложной формы турбины является лопатка. Сложность расчета этого элемента обусловлена особой формой и набором действующих на нее сил. Поэтому аналитический расчет лопаток гидротурбин является сильно приближенным и строго зависящим от формы элемента. Компьютерное моделирование позволяет наглядно увидеть различные распределение нагрузок в элементе при различной форме, добиваясь при этом наименьших затрат как при моделировании нагрузок, так и при изготовлении детали.
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Классификация программных продуктов
Программное обеспечение (ПО) представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним. Программное обеспечение делится на общесистемное и специальное (прикладное). Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т. е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, и представлено операционными системами ЭВМ и вычислительных комплексов. Общесистемное ПО обычно создается для многих приложений.
В специальном (прикладном) ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур. Прикладное ПО обычно имеет форму пакетов прикладных программ (ППП), каждый из которых обслуживает определенный этап процесса проектирования или группу однотипных задач внутри различных этапов.
Рассмотрим принципиальные особенности ПО, влияющие на организацию и эффективность создания и использования систем автоматического проектирования. С развитием и совершенствованием ЭВМ все большее значение приобретает такой компонент общесистемного ПО, как операционные системы (ОС). Возможности, предоставляемые пользователям современными ВС, в большей степени определяются их операционными системами, чем техническими устройствами. ОС организует одновременное решение различных задач на ЭВМ, динамическое распределение каналов передачи данных и внешних устройств между задачами, планирование потоков задач и последовательность их решения с учетом установленных критериев, динамическое распределение памяти вычислительного комплекса. Однако ОС требует для своей работы определенных ресурсов: процессора, внешней и основной памяти. Чем большими возможностями обладает ОС, тем больше требуется для нее ресурсов.
Операционные системы можно генерировать применительно к определен-ным конфигурациям технических средств вычислительного комплекса и кругу решаемых задач. Но при этом параметры и состав технических средств ограничивают возможности ОС.
Важным компонентом
общесистемного ПО является базовое ПО.
Базовое ПО не является объектом разработки
при создании программного обеспечения
САПР. Примером может служить базовое
ПО для обработки геометрической и
графической информации, для формирования
и использования баз данных (БД).
Использование
АРМ, в состав которых включено подобное
базовое ПО, реализующее стандартные
проектные процедуры, существенно снизит
трудоемкость создания программного
обеспечения САПР. Однако во всех случаях
за создателями САПР останется разработка
прикладного ПО.
В классификации ПО ЭВМ (рисунок 1.1) используются следующие основные понятия. /38/
а) ПО ЭВМ – совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов;
б) программа – упорядоченная последовательность команд компьютера для решения задачи;
в) системное ПО – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ;
г) базовое ПО – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера;
д) сетевые ОС – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети;
ж) операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя;
и) сервисное ПО - программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя;
к) утилиты – программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров;
л) пакеты прикладных программ (ППП) – комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.
К проблемно-ориентированным ППП (прикладному ПО) относятся:
- ППП автоматизированного бухгалтерского учета;
- ППП финансовой деятельности;
- ППП управления персоналом (кадровый учет);
- ППП управления производством;
Пакеты прикладных программ автоматизированного проектирования предназначены для поддерживания работы конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, графическим моделированием и конструированием, созданием библиотеки стандартных элементов чертежей и их многократным использованием, созданием демонстрационных иллюстраций и мультфильмов.
Методо-ориентированные пакеты прикладных программ включают программные продукты, обеспечивающие независимо от предметной области и функцией информационных систем математические, статистические и другие методы решения задач. Данный класс делится на три подкласса:
- математическое программирование;
- статистическая обработка данных;
- сетевые (графические) методы и модели для решения управленческих за-
дач.
Офисные пакеты прикладных программ охватывают программы, обеспечивающие организационное управление деятельностью офиса.
Органайзеры (планировщики) – программное обеспечение для планирования рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записной и телефонной книги. В состав программ органайзеров входят: калькулятор, записная книжка, часы, календарь и тому подобное.
Программы-переводчики – средства проверки орфографии и распознавания
текста.
Пакеты прикладных программ общего назначения подразделяются на следующие подклассы:
- настольные системы управления базами данных (СУБД);
- серверы баз данных;
- генераторы (серверы) отчетов, обеспечивают реализацию запросов и фор-
мирование отчетов в печатном или экранном виде в условиях сети с архитектурой клиент-сервер;
- текстовые процессоры;
- табличные процессоры.
Средства презентационной графики – это специализированные программы, предназначенные для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайдов-фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования, определения порядка следования изображений.
Интегрированные пакеты наиболее распространены интегрированные пакеты, компонентами которых являются:
- текстовый редактор;
- табличный процессор;
- органайзер;
- программы создания презентаций;
- графический редактор.
Основное назначение программных продуктов мультимедиа – это создание и использование аудио и видеоинформации для расширения информационного пространства пользователя.
Настольные издательские системы предназначены для профессиональной издательской деятельности. Предусмотренные в пакетах данного типа средства позволяют:
- компоновать текст;
- формирование и редактирование текстов;
- обрабатывать графические изображения;
- обеспечивать вывод документов полиграфического качества.
Средства для создания приложений – совокупность языков и систем программирования, а также различные программные комплексы для отладки и поддержки создаваемых программ. Для программирования задач на ЭВМ применяют искусственные языки, названные языками программирования. Язык программирования - это фиксированная система обозначений и правил для описания алгоритмов и структур данных.
Средства для создания приложений включают:
- Локальные средства, обеспечивающие выполнение отдельных работ по созданию программ;
- интегрированные среды разработчиков программ, обеспечивающие выполнение комплекса взаимосвязанных работ по созданию программ.
Данный вид программного обеспечения применен для разработки программного продукта для моделирования распределения энергетики нагрузок по элементам устройств тяжелого машиностроения.
CASE-технология – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем.
Разрабатываемый программный продукт для моделирования распределения нагрузок от изгиба и кручения по элементам устройств тяжелого машиностроения относится к классу пакетов прикладных программ автоматизированного проектирования, поскольку основной его функцией является графическое моделирование.
1.2 Классификация методов моделирования
Метод моделирования как метод научного познания представляет собой воспроизведение формы или некоторых свойств предметов или явлений с целью их изучения или повторения (воспроизведения). Это исследование свойств каких-либо объектов (процессов) с помощью других объектов (процессов), являющихся их моделью.
Моделирование — один из наиболее распространенных способов изучения различных процессов и явлений. В настоящее время известны и широко используются в научных исследованиях и инженерной практике многочисленные методы и приемы моделирования.
Все виды моделирования можно классифицировать по различным признакам (рисунок 1.2). /6/
По принципу построения методы моделирования делятся на стохастические и детерминированные. Стохастические модели содержат вероятные элементы и представляют собой систему зависимости, полученную в результате статического исследования действующего объекта.
Детерминированная – это система функциональных зависимостей, построенная с использованием теоретического подхода.
Детерминированные модели имеют ряд преимуществ. Их можно разрабатывать даже при отсутствии действующего объекта, как это часто бывает при проектировании. Они качественно, более правильно характеризуют процессы, протекающие в объекте даже при наличии недостаточно точных в количественном отношении параметров модели.