Раздел 3. Инженерный анализ и компьютерное моделирование

Необходимо заранее оценить возможные погрешности мо­

делирования и вычислений. Иногда полученные результаты,

например, расхождения в поведении материальных и вычисли­

тельных экспериментов, лежат в области погрешности самих

моделей. Полученные при этом «удивительные цифры» не могут

быть основанием для объективных выводов и решений.

Для проверки и подтверждения правильности полученных

результатов иногда приходится прибегать к предварительному

тестированию моделей на тривиальных примерах с известными

аналитическими решениями.

В процессе описания и интерпретации результаты расчетов

необходимо обосновать справедливость сделанных выводов

с помощью логических построений, подтвержденных иллюстра­

циями и аналитическими выкладками. И только после всех те­

стов, оценок точности и логических обоснований адекватности

моделей можно считать полученные результаты моделирования

достоверными и использовать выводы и рекомендации в практи­

ческой деятельности, чтобы принять на их основе соответствую­

щие инженерные решения.

Принятие проектного решения. По сути это самый сложный

и определяющий конечную эффективность этап инженерно-

физического моделирования. Принятие решения может быть

выполнено только специалистом в предметной области. Зача­

стую именно это вызывает непреодолимые затруднения у на­

чинающих пользователей автоматизированных систем. Моде­

лирование и трудоемкие компьютерные расчеты оказываются

бесполезными, если человек не сможет обоснованно подтвер­

дить их достоверность и точность, сделать необходимые выво­

ды, обосновать и логически правильно сформулировать полез­

ные для практического применения рекомендации. В данном

контексте уместно уже говорить об искусстве силового анализа

и проектирования.

Как ни в каких других компьютерных технологиях, при инже­

нерном анализе достоверность и качество заключений, принимае­

мых специалистом на основе результатов расчетов и оптимиза­

ции, всецело зависит от его предметной квалификации, опыта

и подготовки.

3.8. Вопросы для самоконтроля

1. Какие методы моделирования используются при проведе­

нии инженерного анализа машиностроительных конструкций?

2. Дайте определение CAE-систем и области их использования.

3. Когда появились первые CAE-системы, и чем они отлича­

лись от современных САПР?

4. Назовите наиболее популярные САЕ-системы.

5. Для чего в технике используются инженерный анализ?

6. Что такое МКЭ?

7. Каково место и роль МКЭ в САПР?

8. Что такое конечный элемент?

9. Какие бывают типы конечных элементов?

10. Что такое матрица жесткости?

11. Напишите соотношение, выражающее связь деформаций

с перемещениями.

12. Напишите соотношение, выражающее связь напряжений

и деформаций.

13. Напишите матричное соотношение для узловых сил и пе­

ремещений.

14. Опишите алгоритм формирования и расчета конечноэле-

ментной модели.

15. Как производится учет нелинейности в процедурах МКЭ?

16. Что такое метод конечных объемов?

17. Какие подходы используются в инженерной практике для

отыскания рациональных решений?

18. В чем состоит предмет и роль оптимального проектирова­

ния в машиностроении?

19. Какие две большие группы методов оптимизации принято

выделять в оптимальном проектировании?

20. В чем состоит отличие структурной и параметрической

оптимизации?

21. Может ли параметрическая оптимизация исправить недо­

статки неудачной структуры и почему?

22. Какие методы используются для параметрической опти­

мизации?

23. Какие методы используются для структурной оптимизации?

135