Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Информационные технологии в обеспечении жизненного цикла конструкций РЭС 13
1.1 Обзор существующих программных пакетов анализа конструкций 16
1.1.1 Многоцелевой конечноэлементный пакет ANSYS 19
1.1.2 Система инженерных расчетов NASTRAN 22
1.1.3 Система статического и динамического анализа конструкций «ПОЛИНА» 24
1.1.4 Система «АСОНИКА» 26
1.2 Пакет прикладных программ VuPlat 30
1.3 Сравнение современных программных средств анализа конструкций 35
ВЫВОДЫ 40
ГЛАВА 2. Разработка методики межсистемных взаимодействий на этапах проектирования и производства конструкций РЭС 42
2.1 Взаимодействия между программными пакетами при проектировании и производстве РЭС 42
2.2 Общая структура информационного взаимодействия при проектировании и производстве конструкций РЭС 48
2.2.1 Концептуальная модель этапов жизненного цикла конструкций РЭС 51
2.2.2 Обратная связь на этапах жизненного цикла 55
2.3 Особенности системного модуля исследования динамических характеристик пластинчатых конструкций 63
2.3.1 Динамические процессы в сплошной упругой среде 63
2.3.2 Способ учета в математическом описании неупругих свойств материалов конструкции 65
2.3.3 Способы построения математического описания динамики пластин и пластинчатых конструкций на основе аппроксимирующих функций 67
2.4. Модель расчета нестационарных процессов с учетом упругих и неупругих свойств навесных элементов и покрытий 70
2.5. Модель печатных узлов для анализа режимов вынужденных колебаний 72
2.6. Алгоритм поиска зон навесных электрорадиоэлементов 76
ВЫВОДЫ 79
ГЛАВА 3. Программная реализация методики организации межсистемных связен на этапах проектирования и производства вибронагруженных конструкций РЭС 80
3.1 Структура и задачи пакета для исследования ви бро нагруженных конструкций РЭС 80
3.2 Описание применения базы данных моделирования в процессе анализа вибронагруженных конструкций РЭС 83
3.3 Объектно-ориентированная структура пакета прикладных программ 85
3.4 Подготовка исходных данных в пакете прикладных программ 95
3.4.1 Ввод исходных данных из Б ДМ с возможностью визуального контроля 96
3.4.2 Ввод данных с применением межсистемного взаимодействия 97
3.4.3 Хранение исходных данных в TNI-файлах с компрессией 104
ВЫВОДЫ 106
ГЛАВА 4. Функционирование модуля исследования вибронагруженных конструкций рэс в условиях межсистемного взаимодействия 108
4.1 Методика подготовки данных для программного пакета исследования вибронагруженных конструкций РЭС 108
4.1.1 Ввод исходных данных из БДМ с возможностью визуального контроля . 110
4.1.2 Ввод данных с применением межсистемного взаимодействия 116
4.2 Методика расчета и анализа результатов моделирования 118
4.3 Исследование моделей вынужденных колебаний пластинчатых конструкций радиоэлектронной аппаратуры 123
Выводы 130
Заключение 131
Список принятых сокращений 133
Список использованных источников. 135
- Система статического и динамического анализа конструкций «ПОЛИНА»
- Общая структура информационного взаимодействия при проектировании и производстве конструкций РЭС
- Модель расчета нестационарных процессов с учетом упругих и неупругих свойств навесных элементов и покрытий
- Хранение исходных данных в TNI-файлах с компрессией
Введение к работе
В настоящее время существует большое число систем, облегчающих разработку и производство конструкций радиоэлектронных средств (РЭС). Одной из задач, появляющейся при их использовании, является необходимость взаимосвязи информационных моделей на различных этапах жизненного цикла (ЖЦ) изделий.
Существует большое число информационных систем, позволяющих исследовать поведение конструкции на этих этапах. Основные методики, применяемые при этом, созданы уже довольно давно [1-5], а на современном этапе следует лишь отметить большую автоматизацию расчетов вследствие развития средств вычислительной техники (ANSYS, NASTRAN и другие пакеты моделирования). Сейчас пользователям по большей части нет необходимости писать свои программы для реализации методов расчета, а можно использовать существующие 111 111, обладающие широким спектром возможностей [6, 7, 8].
В большинстве универсальные пакеты ориентированы на решение задач из различных предметных областей (механические воздействия, электродинамика, магнитные явления). Такая многофункциональность не всегда является плюсом, т.к. это усложняет пакет, увеличивает его стоимость, делает изучение более сложным. Более подробно эти вопросы рассматриваются в первой главе работы.
Важной и актуальной проблемой современных средств моделирования, как было отмечено, являются проблемы совместимости файлов данных, применяемых на различных этапах жизненного цикла.
Например, после моделирования работы электрической схемы в пакетах OrCAD или P-CAD и создания эскизной печатной платы необходимо исследовать её поведение под заданной нагрузкой.
Испытания требуют больших временных и финансовых затрат, но сами по себе фиксируют лишь сам факт работоспособности или отказа конструкции и, практически, не дают информации о причинах отказа. Конструктор должен сам выбрать направление поиска решений при оптимизации конструкций. Кроме того, даже при благоприятном исходе испытаний выбранный вариант изделия может быть далеким от оптимального. Поэтому необходима возможность итерационной работы на этапах разработки.
Для моделирования в пакетах прикладных программ требуется перенос данных из предыдущего пакета. Многие системы моделирования не способны получать данные из пакетов типа OrCAD или P-CAD. Положение может исправить конвертер данных, позволяющий избежать непродуктивного ручного переноса данных.
Такая ситуация повторяется на всех этапах ЖЦ изделия в связи с тем, что разработка единой системы, охватывающей все этапы является трудновыполнимой задачей. Существующие разработки в этой области (например, PDM - Product Data Management, управление данными изделия) теоретически позволяют реализовать полный цикл информационной связи, но существующие системы реализуют либо документооборот предприятия, либо, в лучшем случае, обеспечивают информационную связь лишь на этапах производства [9-11].
Здесь появляется необходимость разработки методики информационного взаимодействия моделей конструкции на всех этапах жизненного цикла конструкций РЭС, позволяющей реализовывать возможности итерационного процесса моделирования. Особенно это б актуально на начальных этапах проектирования, когда объект проектирования представлен технической документацией, происходит выбор альтернативных вариантов исполнения изделия, подбор параметров конструкции и т.п. В этом случае появляется возможность проведения проектных исследований без использования макетов, опытных образцов, и получать информацию для прогнозирования поведения объекта.
Для создания модели этапов ЖЦ и разработки методики информационного взаимодействия в работе использованы положения системного анализа и теории управления, заложенные в трудах таких известных отечественных и зарубежных ученых, как Н. Н. Моисеев, Д. А. Поспелов, А. П. Реутов, А. И. Уемов, П. Джексон, К. Негойце, К. Месарович, И. Такахара и др.
Теоретические аспекты системных связей при проектировании конструкций РЭС и разработанная модель этапов ЖЦ и методика системных связей на этапах проектирования и производства изделий приведены во второй главе.
Важной практической задачей является создание конструкций с требуемым уровнем надежности. Одним из факторов, определяющих надежность РЭС, является их способность переносить различные виды внешних дестабилизирующих воздействий, в частности, механических. Темпы развития современной техники вынуждают разработчиков проектировать и производить РЭС в достаточно короткие сроки. При этом для РЭС, использующихся на подвижных объектах, необходимо проводить большой комплекс испытаний при различных видах воздействий (удары, вибрации). На это уходят большие ресурсы, как материальные, так и временные, что сказывается на сроках разработки и конечной цене изделия. Использование систем информационной поддержки ЖЦ позволяет уже на ранних этапах обоснованно выбирать основные параметры изделий, обеспечивая требуемый уровень их надежности и качества до этапа изготовления, в том числе и по устойчивости к вибронагрузкам.
Конструкции современных РЭС, устанавливаемые на подвижных объектах, работают в условиях сложных воздействий окружающей среды. По существующим оценкам из-за механических воздействий в бортовых РЭС происходит около 50% всех отказов, из-за климатических -около 30%, на остальные виды отказов приходится около 20% [12,13].
Поэтому при создании систем информационного взаимодействия следует учитывать, что одной из наиболее сложных является проблема защиты РЭС от ударов и вибраций.
Для её решения необходимо оценить динамические характеристики проектируемой аппаратуры, такие как резонансные частоты, перегрузки и максимальные перемещения при различных воздействиях [6], и при необходимости внести коррективы в проект на ранних этапах проектирования.
Дальнейший анализ конструкции, включающий исследование механических характеристик, может осуществляться с помощью комплексов программ анализа и оптимизации параметров конструкции. При невыполнении условий и ограничений в ходе такого анализа осуществляется возврат к этапу схемотехнического проектирования и к корректировке компоновочных решений. Далее вновь анализируется вариант конструктивного исполнения. Тем самым обеспечивается обратная связь как непреложный элемент любой системы управления.
Таким образом, на этапе проектирования осуществляется целенаправленный выбор параметров конструкций с учетом всех требований и ограничений.
В этом плане актуальными являются исследования в области развития математических методов, разработки моделей, алгоритмов и программ для моделирования на ЭВМ физических процессов в конструкциях РЭС, применяемых на нестационарных объектах.
Исследования по выбору применяемого метода моделирования также приведены во второй главе.
В работе используются методы моделирования, заложенные в трудах Вермишева Ю. X., Галлагер Р., Маквецова Е. Н., Норенкова Ю. П., Самарского А. А., Тартаковского А. М., Хог Э. и др.
Направленность этих работ [15, 16, 17, 18] и собственные разработки позволили автору подойти к обоснованному решению актуальной научно-технической задачи повышения эффективности производства конструкций РЭС за счет расширения информационных связей и организации методики взаимодействия между различными пакетами прикладных программ (ППП) на ранних этапах проектирования и производства, а также за счет организации итерационного процесса имитационного моделирования конструкций РЭС на известных пакетах.
Объектом исследования в работе являются комплексные системы проектирования, производства и сопровождения эксплуатации вибронагруженных конструкций РЭС. Предметом исследования выступают методы и средства межсистемного взаимодействия различных систем, подсистем и модулей такой комплексной системы.
Имитационные системы, используемые в работе, представляют собой программные пакеты, позволяющие проводить анализ поведения конструкции, имитацию её реальной работы. Системы имитационного моделирования, кроме основных программ исследования моделей, должны быть снабжены вспомогательными программами, позволяющими достаточно просто и оперативно позволять выполнять вариантные расчеты [13]. Поэтому возникает дополнительный круг задач, связанный с подготовкой исходных данных для расчета конструкций и с контролем этой информации. Подобные задачи также составляют предмет исследования в настоящей работе.
Алгоритм для программной реализации методики информационного взаимодействия на этапах проектирования и производства вибронагруженных конструкций РЭС, позволяющий повысить эффективность ввода данных процесса расчета, описывается в третьей главе. В четвертой главе даны рекомендации по работе с разработанным пакетом прикладных программ.
Целью работы являются теоретическое обоснование, разработка и организация межсистемного взаимодействия пакетов прикладных программ на этапах жизненного цикла, связанных с проектированием и производством вибронагруженных конструкций РЭС, что позволит повысить механическую надежность и сократить сроки разработки.
Достижение указанной цели предполагает обоснованную разработку способов связи между объектами проектирования и производства в информационной среде. Практическая реализация служит для автоматизированного расчета динамических характеристик конструкций РЭС различного уровня сложности.
Для реализации цели в работе решены следующие задачи: — модернизация существующих моделей этапов ЖЦ путем введения в них двунаправленных связей между самими этапами и системой управления; — анализ современных средств взаимодействия между CAD- системами и ППП для расчета динамических характеристик конструкции; — разработка системы взаимодействия между программными па кетами на соседних этапах ЖЦ для сокращения сроков создания конструкции; - разработка системы управления на основе базы данных по моделированию (БДМ) и экспертной системы (ЭС) для повышения эффективности разработки РЭС; - разработка алгоритма работы системы двустороннего взаимодействия ППП на начальных этапах создания конструкций РЭС; - создание программного обеспечения, позволяющего обеспечить двустороннее взаимодействие между ППП для создания узлов на печатных платах и ППП для моделирования поведения конструкций РЭС под механической нагрузкой.
Научная новизна работы заключается в следующем: - разработана концептуальная модель ЖІД, дополненная системой обратной связи на основе межмодельного взаимодействия и позволяющая за счет этого увеличить надежность создаваемой конструкции, минимизировать затраты на проектирование, обеспечить ин формационную интеграцию и, как следствие, повысить эффективность разработки новых изделий; на базе концептуальной модели создана структура системы управления для этапов проектирования и испытания вибронагруженных изделий, которая позволяет проводить оптимизацию конструкции, исключая этап физического моделирования; разработан алгоритм системы двустороннего взаимодействия между информационными моделями, применяемыми в ППП разработки узлов на печатных платах и в ППП для моделирования конструкции.
На защиту выносятся следующие результаты работы: - концептуальная модель жизненного цикла, дополненная на этапе проектирования и позволяющая увеличить надежность создаваемой конструкции, минимизировать затраты на проектирование, обеспечить
11 информационную интеграцию и, как следствие, повысить эффективность разработки новых изделий; структура системы управления для этапов проектирования и испытания вибронагруженных изделий, которая позволяет проводить оптимизацию конструкции на ранних стадиях; алгоритм работы системы двустороннего взаимодействия между информационными моделями, применяемыми в ППП разработки узлов на печатных платах и в ППП для моделирования конструкции; реализация и внедрение результатов диссертационной работы в виде методики и программных систем, предназначенных для создания вибронагруженных конструкций РЭС.
Практическая значимость работы заключается в том, что предложенная система информационного взаимодействия позволяет решить комплекс задач, связанных с увеличением надежности конструкций РЭС, повышением эффективности разработки новых изделий, сокращением временных затрат в процессе проектирования. На основе разработок автора, а также существующих конечно-разностных алгоритмов исследования динамических свойств конструкций РЭС создан пакет прикладных программ и методическое обеспечение, ориентированные на исследование динамических характеристик вибронагруженных конструкций РЭС различного уровня сложности. Существенно облегчен процесс подготовки и ввода исходных данных, на основе разработанного интерфейса, позволяющего осуществлять визуальный контроль и применять базы данных моделирования. Наглядность процесса расчета и широкие возможности анализа результатов дают возможность для применения пакета в различных областях проектирования, в частности при проектировании РЭС, используемых на нестационарных объектах.
Результаты расчетов конструкций позволяют оценить их динамические характеристики, запас прочности путем сравнения с предельными значениями. Экспериментальные оценки виброперегрузок хорошо согласуются с расчетными данными. Знание этих расчетных данных на начальных этапах проектирования позволяет дорабатывать конструкцию с целью увеличения её" надежности.
Реализация и внедрение результатов работы.
Работа выполнялась в Пензенском государственном университете в рамках хоздоговорной тематики.
Результаты внедрены в ОАО «Электроприбор» (г. Саратов) и в учебном процессе Пензенского государственного университета. Акты внедрения приведены в приложении А.
Апробация результатов работы.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на международных и российских конференциях и симпозиумах: симпозиум «Надежность и качество» (г.Пенза, 2002-2004 г.г.), конференция «Актуальные проблемы науки и образования» (г.Пенза, 2003 г.), внутри вузовские НТК профессорско-преподавательского состава ПТУ (2000-2004г.г.),
Публикации по работе.
По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ, из них 8 без соавторов.
Структура диссертации.
Диссертационная работа включает введение, четыре главы, выводы по работе, заключение, список использованных источников из 115 наименований, приложения и содержит 146 страниц основного текста, 35 рисунков, 1 таблицу.
Система статического и динамического анализа конструкций «ПОЛИНА»
Система "ПОЛИНА" представляет собой российскую высокоэффективную реализацию метода конечных элементов для задач механики деформируемого твердого тела. Она предназначена для статического и динамического анализа конструкций различных степеней сложности по методу конечных элементов.
Система "ПОЛИНА" имеет более простую структуру, чем универсальные пакеты NASTRAN и ANSYS, но полученные результаты имеют высокую точность [25]. Система может производить вычисление деформированного состояния конструкции в условиях статического нагружения при различных вариантах силового и температурного воздействия, и различных условиях опирання, а также вычисление широкого спектра напряжений, деформаций, внутренних усилий и моментов в произвольной точке конечноэлементной модели. Также возможен расчет собственных частот и форм колебаний конструкции при различных вариантах нагружения. При этом возможно как визуальное отображение форм колебаний и напряженно-деформированного состояния, так и табличная форма вывода результата.
В основном данная система применяется для анализа задач, находящих применение в автомобильных, строительных, авиационных отраслях промышленности. При этом, по сообщениям разработчиков [25], достигается высокая точность и адекватность результатов. Но в данном пакете отсутствуют специальные средства для удобного ввода исходных данных для конструкций типа печатных плат, что значительно увеличивает время подготовки данных для задачи. Как достоинство данного пакета следует отметить более низкую стоимость выполнения расчетов (которая складывается из стоимости программы, лицензий на нее, обучения специалистов, времени подготовки и решения задачи), чем в вышеописанных пакетах ANSYS и NASTRAN, что, очевидно, является следствием отечественного происхождения программного пакета. Среди основных недостатков необходимо отметить:
1. Слабо развиты средства интеграции с другими приложениями (геометрическими системами, базами данных, электронными таблицами, специализированными пакетами анализа и т.д.).
2. Отсутствие интерактивного взаимодействия с импортируемой из CAD-системы моделью, т.е. модель анализируется в отрыве от исходного файла CAD-системы.
3. Отсутствие базы данных элементов, поэтому при анализе пластинчатых конструкций (например, печатных плат с элементами) приходится вручную задавать параметры каждого элемента, что, при современных печатных платах с большим количеством элементов занимает много времени.
4. Сложность использования и анализа. По сообщениям разработчиков «особо следует отметить, что наличие пакета ПОЛИНА ... не снимает проблемы анализа конструкций, а требует создания коллектива соответствующим образом обученных и организованных специалистов для проведения моделирования, расчетов, анализа результатов и выработки решений на основе этого анализа» [25].
Общая структура информационного взаимодействия при проектировании и производстве конструкций РЭС
В настоящее время существует уже довольно большое число программ для моделирования динамики платы под различными нагрузками. Но для своей работы они требуют повторного (например, после P-CAD) ввода данных. Любое изменение топологии, которое неизбежно в процессе разработки, ведет к корректировке либо к повторному вводу данных. На этих этапах легко допустить ошибки, поэтому особое внимание следует уделять информационному взаимодействию на всех этапах разработки конструкции РЭС [44].
В данной работе предложена следующая методика взаимодействия. На начальных этапах разработки конструкции инженер использует ставшие стандартом де-факто CAD-системы (P-CAD, Accel EDA, OrCAD или другие). После стандартных шагов разработки конструкции РЭС (моделирование схемы, создание и трассировка печатной платы) необходимо проверить поведение платы в заданных условиях эксплуатации. Изготовление макетов и проведение стендовых испытаний требует больших временных и финансовых затрат, поэтому целесообразно применять математическое моделирование. Разработана схема интерфейса, позволяющего организовать интерактивное взаимодействие между CAD-системой и существующими программными пакетами для моделирования поведения конструкции. На рисунке 2.1 показан принцип работы подобного модуля для межсистемного взаимодействия.
Как видно из рисунка 2.1, программный модуль (ПМ) расположен между программой для разработки печатных плат (в данном случае Р-CAD) и пользовательскими программами, предназначенными для различных расчетов. Следует заметить, что программы P-CAD 2000+ и Accel EDA 14+ уже обладают API (application programming interface), т.е. языком, предназначенным для общения с другими программами через стандартные функции операционной системы. ПМ, в свою очередь, избавляет пользователя от ненужных действий, которые согласуют входные данные для программ моделирования (в данном случае RePlat(VuPlat), BetaSoft Board и др.) с данными, которые получаются после размещения элементов и трассировки платы (файл с расширением pcb). В этом случае конструктор проводит моделирование поведения конструкции (платы) в соответствующей программе. По результатам такого исследования пользователь принимает решение о необходимости доработки или изменения конструкции РЭС.
Для ряда программ моделирования существует необходимость введения обратной связи. Эта связь подразумевает возможность изменения исходной конструкции программой моделирования. Например, по результатам вибромоделирования программа дает рекомендации по изменению точек закрепления и добавлению элементов, причем эти изменения происходят и в головном приложении (P-CAD в данном случае) [111]. В некоторых случаях автоматическая обратная связь может отсутствовать, как, например, в случае расчета надежности. Здесь все корректировки производятся самим пользователем. В данном случае это оправдано, т.к. более надежные элементы (пятая, девятая или особая приемки) в ряде случаев имеют те же габариты и массу [105]. Использование обратной связи поддерживают в настоящее время не все приложения. Поддержка такого типа взаимодействия делает работу инженера-конструктора более качественной. Интеллектуализация взаимодействия - следующий шаг в развитии систем имитационного моделирования. Программа должна не просто выполнить необходимые расчеты, а по результатам этих расчетов давать рекомендации по улучшению или оптимизации заданных характеристик.
Интерфейс межсистемного взаимодействия должен также иметь поддержку работы с базами данных моделирования. Это особенно актуально при взаимодействии пакета P-CAD и программных пакетов для исследования динамических характеристик печатных плат. Т.к. P-CAD (и другие программы подобного плана) не имеют в своем составе данных по механическим и массогабаритным характеристикам элементов и печатных плат, то приходится использовать другие источники для получения этих данных. Такие же проблемы появляются и при использовании пакетов для расчета надежности и исследования теплового режима [38]. База данных моделирования (БДМ) отличается от обыкновенной БД тем, что в ней хранятся знания и умения объекта проектирования, которые могут быть изменены в процессе информационного взаимодействия.
Таким образом, интерфейс должен иметь в своем составе поддержку открытой пополняемой базы данных по различным элементам. Таблицы должны иметь достаточное количество полей, соответственно тому, с какими пакетами будет взаимодействие.
Расширенная схема интерфейса показана на рисунке. 2.2.
Модуль интерфейса отличается открытостью архитектуры, поэтому к нему легко может быть добавлена других CAD-систем, что позволяет ускорить сроки разработки, особенно в тех случаях, когда изделие должно соответствовать жестким нормам и требованиям [48].
Модель расчета нестационарных процессов с учетом упругих и неупругих свойств навесных элементов и покрытий
В расчетных уравнениях (2.17) учитываются потери энергии на внутреннее трение, возникающее в материале несущей пластины.
Для учета неупругих свойства навесных элементов используется способ, примененный в [84]. Тогда, например, третье уравнение в (2.17) преобразуется к виду:
Аналогично записываются два другие уравнения. При учете только упругих свойств навесных элементов коэффициентов полагается равным нулю. Таким образом, в расчетной модели учитываются не только потери энергии на внутреннее трение в материале пластины (коэффициент А ), но и потери энергии в выводах навесных элементов или в материале покрытий (коэффициент В ).
При численном решении функции UHn), Vh(n)f Wh{n) в уравнениях (2.18) представляются в разностной форме.
В нестационарных задачах кроме граничных условий необходимо задавать начальные условия, т. е. состояние конструкции в начальный момент времени t = 0.
При расчете вибраций необходимо знать начальное энергетическое состояние всех элементов, которое зависит от их потенциальной и кинетической энергии. Потенциальная энергия определяется силами упругости, т. е. взаимным расположением узлов, а кинетическая — их скоростью.
Иными словами, в начальных условиях нужно задать все начальные перемещения и скорости. Удобно использовать такие моменты времени, когда состояние конструкции известно полностью. Например, момент начала движения и момент остановки при возбуждении модели кинетическим ударным воздействием - случай нулевых начальных условий. При этом модель в два начальные момента времени находится в недеформированном состоянии.
Полученная таким образом система разностных уравнений (2.18) совместно с краевыми условиями, записанными в разностной форме, представляет собой разностную постановку краевой задачи расчета нестационарных процессов. Входящие сюда алгебраические уравнения должны образовать замкнутую систему.
Формированием системы алгебраических уравнений завершается построение дискретной расчетной модели конструкции. 2.5. Модель печатных узлов для анализа режимов вынужденных колебаний
Для анализа изгибных колебаний пластин широко используется би гармоническое уравнение (2.12) [8, 53]. Его основное достоинство — простота. Для низкочастотных процессов уравнение (2.12) дает удовлетворительные для практики результаты.
В данной работе используется разработанная в [18, 56, 84] на основе бигармонического уравнения (2.12) дискретная модель для анализа вынужденных колебаний пластинчатых конструкций типа печатных плат с различными способами закрепления и с учетом массы навесных электрорадиоэлементов (ЭРЭ). Алгоритм модели построен так, что позволяет вести расчет либо при жестком креплении платы, либо с учетом амортизаторов, либо с сочетанием этих типов крепления. Необходимость учета амортизаторов вытекает из потребностей производства, поскольку в настоящее время наиболее перспективными методами снижения перегрузок ЭРЭ считается использование демпфирующих прослоек и малогабаритных виброизоляторов [57]. Внешние воздействия задаются в точки крепления конструкции кинематическим способом; модель позволяет проводить расчеты, когда точки крепления кинематически связаны и когда они кинематически не связаны.
Хранение исходных данных в TNI-файлах с компрессией
В пакете прикладных программ VuPIat3 применяется новый способ хранения данных в рабочих файлах (см. рис. 3.7). Выбор такого варианта хранения рабочих данных обусловлен следующим причинами.
1. Легкость визуального контроля содержимого, сохраненного в файл. Существует большое количество утилит, предназначенных для автономного редактирования файлов подобного типа, т.е. для просмотра и изменения нет необходимости загружать весь пакет прикладных программ. Одна из таких утилит уже включена в состав пакета. Такой способ может применяться на тех компьютерах, где не установлен ППП VuPlat3, но нужно вести подготовку данных.
2. Совместимость с последующими версиями. Это происходит вследствие формата хранения данных. В ІпІ-файлах нет привязки данных к определенному месту или порядку следования в файле данных. Идентификация параметра производится по уникальному имени в пределах каждой секции. Поэтому при появлении в новых версиях дополнительных параметров, идентификаторов, секций они будут просто пропускаться, а из файла будут забираться лишь те данные, которые транслятор сможет распознать.
3. Сжатие позволяет значительно уменьшить размер файла (от 2 до 100 раз), причем коэффициент сжатия растет с увеличением размера файла [72,73]. Из-за использования текстового формата исходного файла его размер может быть довольно большим (относительно, конечно, бинарных файлов). Это происходит за счет более высокой помехоустойчивости и наглядности, чем в обыкновенных бинарных последовательностях. Но этот недостаток может быть легко исправлен за счет применения архиватора. Архиватор ZIP выбран из-за того, что является бесплатным, широко распространенным, удобным в применении. Он также обладает механизмом проверки целостности содержимого и корректировки поврежденных данных [72].
4. Удобство работы вследствие наличия стандартных библиотек в Windows API и различных программных оболочках (Delphi, C-H-Builder и др.). Поддержка ZIP-архивов включена в стандартную поставку современных ОС Windows 98, ME, ХР. Поэтому данная архивация является для пользователя и программы практически прозрачной, в результате чего нет необходимости использовать дополнительный код. Формат іпі-файлов активно применяется в ОС при хранении ряда системных и конфигурационных файлов, для чего существую стандартные библиотечные функции в ядре операционной системы [70,71]. Кроме того, все современные среды для разработки программ (Delphi, Visual Basic, Visual C++, Builder) имеют в своем составе компоненты для работы с файлами подобного типа [58,60,71],
5. Надежность и помехоустойчивость подобного способа хранения. Под помехоустойчивостью в данном случае понимается способность противостоять воздействию внешних факторов (как случайных, так и умышленно создаваемых) по несанкционированному изменению (либо повреждению) рабочих файлов. Для достижения подобного свойства используется двухступенчатая проверка содержимого. На уровне несжатого іпі-файла происходит подсчет контрольной суммы файла, что защищает от несанкционированного изменения содержимого. Кроме того, вследствие более чем 100% избыточности при случайном повреждении можно восстановить содержимое исходного файла. Формат архиватора также поддерживает защиту содержимого как паролем, так и контрольной суммой (CRC32), так и избыточность информации, применяемой для восстановления.
Пакет прикладных программ VuPlat3 является логическим продолжением ранее разработанной программы моделирования механических внешних воздействий VuPlat. Новая версия отличается тем, что при её разработке применена новая, современная методология для программ подобного класса, что позволило достичь новых свойств и функциональности.
1. Установлено, что применение БДМ и модуля визуального контроля ввода позволило уменьшить число ошибок ввода и повысить эффективность подготовки ИД в 3..6 раз. Отмечено, что модуль визуализации позволил добиться наглядности процесса расчета, легкости и удобства процесса анализа результатов, что положительно влияет на качество принятия проектных решений.
2. Показано, что модульный принцип построения программы и открытость архитектуры позволяет расширять функциональность путем добавления новых модулей с минимальными затратами времени.
3. Обосновано, что функция межсистемной связи с CAD-системами сторонних разработчиков является неотъемлемым свойством современных систем имитационного моделирования, сокращает время на подготовку исходных данных путем избавления от ненужного дублирования при вводе.
