Введение к работе
Актуальность.
Разработка и широкое внедрение САПР - наиболее мощного средства сокращения сроков разработок и повышения их качества - в различных отраслях машиностроения является одним из главных нал- ' равлекий его развития.Новизна текущего момента заключается' в том. что технические и общесистемные программные средства вычислительной техники (ВТ)'приобрели вполне приемлимую форму по свода параметрам и предоставляемому сервису для большинства приложений. и в тоже время алгоритмическое оснащение ЭВМ для решения конкретных научных и технических задач не нашло должного развития. Этим объясняется Факт наличия большого тсохпг.стгл тсзлтг-ттпг cvctpjs управления бав данных .,;в породивших щалькое с^ествовакио &ю данных и систем обработки этой ю&ШіІШКИ S KOSlil'SliuK Ой-?ГШ'Ш знаний.
На сегодняшний день я слокиваюГгоя практика проектно- ьон-
сгрукторских работ, в частности .в технологии машиностроения it-
пользуются различные традиционные методы -аеч^та
табличные.процедурные и.т.п.,большинство из которых основаны т
ПрЖШ!КЄНгЩХ ИЛИ ЭМПИрИЧесКИХ ЗР^ИСИ/ОСЇЯХ И- ПОТОМУ ,'!ОС/!1і;ИЬ
оценочный характер. Сложность проектируемых конструкций создает при этом значительные,а в некоторых случаях практически .непрео-zpr.:;rae трудности .напрнмзр .прт рсгяпті тигліоЯ группл гпдач по определению напрязсеі;}го-деформироіт.ішог^ сосіоя^-к (НДС; r;p:-. лиловом и тепловом воздействии. ЕьйАЇ'і й. тем, -і їШШШІїе Шйіі
Пр11М5}ЮіЩЄ ЭВМ ncj3BOj.t5U)T НИЮ/ііЙЖІТЬ Й:ДІ;Ї
і' . "
советаенные, точннв f гошиФДерентчые s слойной ' геїметртаї и различим граничным условиям и соответствтоаиэ требованиям тохкичаскгго'
Прогресса методы анализа, конструкций ,к которым а первую очередь относится метод конечных элементов (МКЭ) .неразрывно связанный й САПР,
На базе ЫКЭ в странах ближнего и дальнего зарубежья разрабатываются мкогочислегзше мощные вычислительные комплексы, решающие задачи НДС объекта проектирования.Однако на основе анализа литературных данных по. этому вопросу установлено.что большинство существупцих видов программного обеспечения на базе МКЭ носят широкоуниввреальный характер, обладающих целым рядом недостатков, среда которых можно выделить в первую очередь г большие усилия и затраты на разработку .порядка 50... 100 человек-лет. организация системы подготовки пользователей для, эксплуатации программы, наличие логической структуры очень высокого уровня . 332 снижает эффективность программ ; разработки систем управления данными ц IS исправления с использованием техники виртуальной памяти, й наличке большого количества имещихся вычислительных комплексов сви-свидетельствует о сложности проблем, связанных с разработкой : математической модели, и реализация МКЭ щ вычислительной технике.
Следует отметить , что. применение' МКЭ к расчету сложных
контрукций в целом навозмокно 5ез . создания
объктно-ориентированного программного обеспечения (ПО) и. кроме того, в условиях перехода к рыночным отношениям использование дорогостоящих широкоуниверсальных пакетов прикладных программ (ППП) для решс.шя задач узкого круга согласно экспертным оценкам считается неэкономичным.g.связи й'чем для деталей сложной конструк-ШШ наметилась устойчивая тенденция ,ц разработке методов и средств ШШЕ рбъектно-ориектирозанного характера, с использованием которых СЕйзано применение и развитых сервисных систем. приобретающие здесь столь, же таяное значенмо.что -и собственно . расчет .Наиболее
важим элементом сервисных систем при этом является машинная графика, которая юзволяэт выполнять оперативный контроль полученной конечно-элементной сетки (КЭО, а такие анализировать результаты расчета в удобном для практического использования -графическом - виде .Поэтому разработка интагритютавдо-интетактивноа QMS. целевого назначения для деталей слонной конструкции . в частности, ее подсистемы ш базе МКЭ . цр_ ' определению SSfi ЕШ
механических щ темпвтотурщд нагрузках сама по себе является" актуальной задачей.
В настоящее время в различных отраслях народного хозяйства имроко применяются в . качестве станин , электродвигателей ОД).резервуаров.баллонов давлений,трубопроводов, корпусов летательных аппаратов и других силовых конструкций оообочувствительныо к силовым и тепловым воздействиям.подвергающимся в'процессе изготовления, тонкостенные корпусные детали іТКД) типа оболочек слон-ной конструкции, производство которых по данным ЭНИМСа занижает сдао из центральных мест в машиностроении , благодаря их высоты прочностных» и эксплуатационным качествам в сочетании с минимальным восом.К угазаншм деталям предъявляются жесткие требовании
; по их изготовлению) деформации. от перечисленных воздействий 00-юоетавима с допусками на изготовление . ' отклонения от которых влияют ь первую очередь на выходные параметры .а следовательно . и на качество всей сборочной единицы. .'
Иа сказанноі-о становится очевидь^м,насколько щжен. расчет
И ка оснозе ьгого учет термо- и жшж лв'їюііМаНйЯ <ЕЯ) ШЗЭЗгкз^
зашшх деталей ш ранней стадии м'пиэктйЮШШ'Ч» осуществление
которых традиционными методами: ке представляется піяктичєски 'ВОЗ
МОЖНЫМ. . "'. , .. , ...... ...,..'....
ІЗШШ образои.обобиая вышеизложенное-".' заключаем ,' 312 раз-
-б -.'
работка ..ицекной вышеуказанных недостатков существующих ППП
интегрированно-интерактивной подсистемы САПР обьектш-отаентиро-
взнного характера (ТКД типа оболочек слоуог^ коьДетуташШ ) на базе
М Ш определению термо- fl упругих деформаций А стало объективной
необходимостью. ' ' ..
Разработанная подсистема позволит режим многовариантного анализа ЩС конструкций ( проведение вычислительных экспериментов) . создавать экспертные системы методами планирования' машинного эксперимента . прогнозировать точность изготовления и тем самым обеспечивать качество выпускаемой продукции.
Несмотря на большое количество разработок САПР на базе МКЭ,вышеуказанная задача, не получила своего разрешения .что и определило цель настоящей диссертационной работы.
Работа выполнялась в соответствии с тематическим пганрм АзТУ на 13Э1-95 г. ("Автоматизация расчета деформаций при разработке САПР ТП".ы г/р - 0191GC40359 ).выполненной кафедрой "Конструкция и технология в автоматизированном производстве").
Цель работы.
Разработка моделей.методов.алгоритмов и аппаратно-программных средств,которые могут использоваться в составь САПР.щвжештелъно к широкой номенклатуре мапвшостроительных конструкций типа оболочек при решении различных инженерных задач по определению НДС от воздействия силовых и температурных нагрузках МКЭ.
Методы исследований работы базируется на: г использовании методов создания (международного .dxf внешнего. . файла обмена графической инфорлацивй''САПР "AutoCAD";-
использовании методов и средств информациоішой технологии:
научных основах технологий ка'ши'нострЬения;.'.
классической теорії метода, конечных .элементов в' перемещениях.-
- использовании концепции комбинирования конечных элементов (КЭ) одинаковой мерности при расчетах ШЭ;
Для диссертационной работы проводились вычислительные
эксперименты и корректировались алгоритмы. Моделирование рас-рабо-
таншіх алгоритмов и принципов функционирования подсистемы
реализовано на ІШ рс/дт с использованием языков
Программирования ПІСОКОГО УРОВНЯ Microsoft Fortran . И Turbo Разсаі (vet- 5.5).
Достоверность полуденних в работе результатов обеспечивается строгостью математических выкладок,испильзованием обоснованных методов решения,разработкой надежных алгоритмов численной реализации, сопоставлением в некоторых частных случаях с решениями известных задач, полученными другими исследователям.
Научная новизна диссертационной работы состоит d следующей.
- разработан алгоритм диспетчер-программы, управляющий и
коордашируодий работу есєх созданных программ.
- разработан алгоритм процедур перевода результатов
проведенных расчетов в графическую и текстовую информацию нл
основа принципов создагеїя международного стандартного бхг-фаї'.ла
обмена графической информацией САПР "autocad",-
- для ТКД типа оболочек слояной конфигурации при различных услоЕ-шх закреплений разработан алгоритм дискредитизаиии исследуемой области на конечные элементы и составления системы линейных алгебраических уравнений'раяновескя в автоматизированном порядке при расчетах ШЭ по определению ТУД лт воздействия силовых и температурных нагрузок;
- разработана обобщенная' математическая модель для теючата
ТУД ТКЦ сложной конструкции типа оболочек при расчетах ИКЭ и по
лучена в явном виде матрица гвсткости комбинированного плоского
элемента с балочным элементом,- '..'
разработаны параметризованные модели ТКЦ" типа оболочек сложной конфигурацюі для расчетов МКЭ;
тазработаиа и пригона методика автоматизированного расчета на базе МКЭ ТУД ТКД типа оболочек- сложной конструкции в технологических расчетах ;,
на базе проведенных исследований вычислительного характера предложено принципиально новое техническое решение для обработки ТКД типа оболочик. - - . .
Практическая ценность.
Разработанные модели.методы, алгоритмы и программные средства могут использоваться в составе САПР при решении различных задач пршенительно к широкой номенклатуре машиностроительных конструкций типа оболочек.
По результатам исследований на основе упомянутой подсистемы разработано принципиально'новое техническое решение,защищенное авторски! свидетельством:
' Разработанные методы и средства позволят снизить себестои
мость проектируемых изделий.повысить эффективность труда и качество
. выпускаемой продукции без привлечения дополнительных специалис
тов. , ...'.'
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и
обсуждались ш їх Всесоюзной- научно-технической конференции
"Электродвигатели переменного тока '. средней и малой
мощности",г.Суздаль. 12-16 марта 1990 г.: хш Республиканской науч--ной конференции аспирантов ВУЗов Азербайджана.г.Баку ,25-пб декабря 5 990 г.;Республиканской научно - технической конференции "Состояние и перспективы -автоматизации проектирования и ггроиз-
вддегва электрических машин",г.Баку.ноябрь 1991 г.- Всесоюзной научной конференции '"Интеллектуализация систем управления". г.Баку, їв - 20 июня 1991 Г; Научно - методическом семинаре " Методология САПР в машиностроении ". г.Баку,1992,- ххххі Научной конференция профессорско-преподавательского и аспирантского состава АЗТу.г.Баку юзз г. ;ххххп.научгай конференции профессорско-преподавательского и аспирантского состав'1 АэТу.г.Баку,1Э?4 г.
Публикации.
По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, одно из которых является авторским свидетельством на изобретение..-''
Структура и объеи работы.
Диссертационная работа изложена на 122 страницах, включает : введение, четыре главы, общие выводы, приложение , технический акт внедрения.Содержит 4 бесформатных фалла исходных данных и результатов расчета. 20 рисунков и список литератури из 140 наименований. Общий объем работы составляет 197 страниц.