ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.06.2020
Просмотров: 74
Скачиваний: 4
1{титульный слайд}
Здравствуйте!
В настоящее время актуальной является разработка различных программных систем инженерного анализа различных процессов. Раньше для расчета процесса или явления приходилось использовать огромные аналитические выражения, для каждого конкретного случая – свои. При том часто необходимо было решать вопросы по оптимизации того или иного процесса. В этом случае без вычислительной техники просто не обойтись. Помимо этого, инженеру порой необходимо посмотреть «со стороны» на деталь или процесс, то есть наглядно увидеть всё на экране.
Еще одной актуальной проблемой является оптимальное конструирование деталей тяжелого машиностроения. Сейчас в промышленности используются дорогостоящие композитные материалы и возникают вопросы о минимизации массы, а следовательно и стоимости материала при заданной прочности детали. Наиболее эффективно данные проблемы можно решать с помощью специальных готовых программ для проектирования моделей конструкций и деталей.
Хочу представить Вам мой дипломный проект, посвященный разработке программного продукта для моделирования распределения механических нагрузок на кручение и изгиб.
Данная программа представляет собой графический пакет для моделирования нагрузок в элементе. Программа строит трехмерную модель детали и размечает участки детали различными цветами в зависимости от напряжения в участке. Также программа выдавает максимальное и минимальное значение напряжения, которое испытывает деталь.
Особенностью программы является использование метода с распределенными параметрами, который позволяет достичь наивысшей точности расчета при малых затратах времени на расчет.
2{классификация программных продуктов}
Перед разработкой программы, была проведена классификация ПО для определения назначения данной программы. Все ПО можно условно разделить на 3 группы: СПО, ППП и инструментарий программирования. Программу для моделирования механических нагрузок можно отнести к прикладной программе автоматизированного проектирования
3{классификация моделирования}
На данном слайде приведена классификация методов моделирования. Основным методом моделирования механической нагрузки является компьютерное моделирование, то есть реальный натурный метод. Помимо того, можно сказать, что программа использует детерминированный подход, в итоге получается конкретное значение напряженности. Метод моделирования является статическим, показывающим напряженность в определенный момент времени, и дискретно-непрерывным – для определения напряженности в точке используется пространственный интеграл, для нахождения которого используется дискретный метод.
4{ДОСТОИНСТВА ПРОГРАММЫ}
На данном слайде представлены основные достоинства программы и необходимые аппаратные и системные требования.
а) Расчётная часть пакетов чаще всего основана на численных методах решения дифференциальных уравнений (метод конечных элементов, метод конечных объёмов, метод конечных разностей и другие).
В данной же работе математической частью программы является аналитический метод системы с распределенными параметрами. Это дает высокую точность получаемых результатов за счет метода СРП.
б) Основной функцией программы является визуализация получаемых результатов. То есть наглядное представление напряженности в модели.
в) Создание модели детали происходит всего лишь путем ввода необходимых геометрических размеров и внешних воздействий на деталь. То есть можно выбрать конкретный шаблон детали и определенные внешние условия и получить сразу готовый результат.
г) В дальнейшем планируется создать БД для распространенных деталей устройств и соответствующих действующих внешних условий. В дальнейшем можно создать оптимизатор для автоматического проектирования деталей.
5{Cоотношения по лопатке}
В качестве примера расчета (первых двух шаблонов программы) взяты лопатка гидротурбины и камень кулисы поворотного механизма гидротурбины. На данном слайде представлены геометрические особенности лопатки и соотношения внешних воздействий в виде давления потока жидкости. Основу расчета составляет дифференциальное уравнение с распределенными параметрами.
6. (Соотношения по камню)
На слайде приведена структурная схема кулисного механизма. Здесь находится сам камень кулисы, представляющий собой параллелепипед. В качестве внешних воздействий на камень берется усилие сервомотора, сила трения и сила тяжести. Для распределения механической нагрузки берется то же дифференциальное уравнение.
7(Блок-схема)
Здесь показана упрощенная блок-схема программы. После инициализации программы пользователь выбирает тип моделируемой детали, вводит параметры детали, после чего программа рассчитывает напряженность в каждой точке модели и отображает модель с учетом найденных напряженностей.
Затем пользователь может посмотреть на деталь со всех сторон, масштабируя и поворачивая модель, может посмотреть напряженность детали в каждой точке.
Рядом приведено окно для ввода параметров модели.
8(результат лопатки)
на данном слайде представлены результаты расчета модели лопатки гидротурбины. Слева показано окно результатов расчета программы. Справа – моделирование напряженности на передней стороне лопатки с помощью программы MathCad. Как видно, распределения напряженностей совпадают как по значениям, так и по распределению на модели. Расхождение результатов – около 1 %.
9(результат камня)
На данном слайде показано сравнение результатов разработанной программы с расчетом в MathCad. Сравнение производится по одной из стенок камня кулисы.
10(экономика)
В дипломном проекте было проведено технико-экономическое обоснование разработки ПП. На диаграмме представлена структура плановой себестоимости работы, основными статьями расхода является заработная плата сотрудников и накладные расходы (аренда помещения). По оценкам научной результативности, данный программный продукт превосходит по коэффициентам факторов научно-технической результативности, то есть основной результат предполагается получить после внедрения данного продукта в промышленности.
11)БЖД
На данном слайде представлены оптимальные условия труда оператора компьютера. Показаны эргономика и оптимальные размеры рабочего места, а также компоновка рабочих мест в помещении. Стрелками показаны основные пути выхода при пожаре.
12(спасибо за внимание)
В заключении, хочу отметить, что данный программный продукт для моделирования механических нагрузок не является полностью завершенным. В данной работе представлены только 2 вида детали. В дальнейшем предполагается создать базу данных по распространенным элементам и соответствующим внешним воздействиям, которые характеризуются своими уравнениями. Таким образом, будет получен полноценный программный продукт для широкого класса пользователей-инженеров.
Спасибо за внимание.
(демонстрационный ролик)