Контрольные вопросы

1. Назовите основные достоинства и недостатки применения СЧПУ.

2. Какие классы УЧПУ Вы знаете?

3. Перечислите основные типы СЧПУ. Охарактеризуйте их.

4. Опишите последовательность процесса составления управляющих программ в автоматизированном режиме.

5. Чем отличается процесс автоматизированного составления УП от ручного?

5. CAE-СИСТЕМЫ

5.1. Функции cae-систем

CAE-системы (Computer-aided engineering – системы инженерного анализа) – программные системы, предназначенные для инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов. Расчётная часть пакетов чаще всего основана на численных методах решения дифференциальных уравнений (метод конечных элементов (МКЭ), метод конечных объёмов, метод конечных разностей и др.) [6, 19, 20, 27, 36, 38].

Современные системы автоматизации инженерных расчётов применяются совместно с CAD-системами (зачастую интегрируются в них, в этом случае получаются гибридные CAD/CAE-системы).

CAE-системы позволяют оценить, как поведёт себя компьютерная модель изделия в реальных условиях эксплуатации. Они также помогают убедиться в работоспособности изделия без привлечения больших затрат времени и средств.

Функции CAE-систем:

• моделирование полей физических величин, в том числе проведение анализа прочности, который чаще всего выполняется в соответствии с МКЭ;

• расчет состояний моделируемых объектов и переходных процессов;

• имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри.

CAE-системы позволяют автоматизировать следующие процессы: расчет и оптимизацию конструкций; анализ ресурса и долговечности; проектирование и расчет соединений; анализ динамических процессов (столкновение, падение, соударение); анализ термопрочности; анализ акустики, вибраций; анализ процессов литья, штамповки, ковки; анализ процессов гидро- и газодинамики; анализ процессов тепло- и массопереноса и др.

Наиболее распространённые CAE-системы.

ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems Mechanical, Dynamics Inc., США) – широко используемое механическое программное обеспечение для моделирования. Позволяет пользователям изготовить опытные образцы изделий, реалистично моделируя их поведение в работе. ADAMS имеет полный набор инструментов для моделирования и анализа проекта с возможностью визуализации.

AutoSEA (Vibro Acoustic Sciences, США). Расчетный пакет виброакустического анализа в области средних и высоких частот.

STAR-CD (CD-adapco group, Великобритания). Многоцелевой пакет для решения задач механики жидкостей и газов, ориентированный на промышленные задачи любой сложности.

LS-DYNA (Livermore Software Technology Corp., США) – Универсальный расчетный программный комплекс, ориентированный на численное моделирование высоконелинейных и быстротекущих процессов в термомеханических задачах механики деформируемого и жидкого тела. Области применений: краш-тесты, обработка металлов давлением, общие задачи динамической прочности, разрушения, взаимодействия деформируемых конструкций с жидкостями и газами.

DYNAMIC DESIGNER (Mechanical Dynamics, США) Интегрированный в среду Machanical Desktop расчётный модуль для проведения динамического и кинематического анализа механизмов.

ANSYS (ANSYS Inc., США). Конечноэлементный пакет. Самое широко используемое средство обеспечения инженерных расчётов в мире на основе метода конечных элементов. Универсальный расчетный комплекс, применяемый в различных видах анализа. Используется для расчета конструкций различного типа в авиастроении, судостроении, машиностроении, строительстве, энергетике, электронной промышленности. С его помощью производится статический и динамический анализ конструкций, анализ усталостных разрушений, решение линейных и нелинейных задач устойчивости и теплофизики. Решаются задачи гидро- и газодинамики, акустики, электродинамики и электростатики. ANSYS позволяет конструктору ещё в процессе проектирования предсказать поведение изделия и провести прочностной и тепловой анализы; получить сведения о напряжениях, деформациях, распределениях температур и тепловых потоков, возникающих в изделии.

Pro/ENGINEER (Parametric Technology Corporation, США). Базовые модули системы предназначены для конструкторского проектирования, твердотельного и поверхностного моделирования, синтеза конструкций из базовых элементов формы, поддержки параметризации и ассоциативности, проекционного черчения и разработки чертежей с простановкой размеров и допусков. Дополнительные модули конструкторского проектирования имеют более конкретную, но узкую специализацию. Например, функциями таких модулей являются конструирование панелей из композиционных материалов, разработка штампов и литейных пресс-форм, трубопроводных систем, сварных конструкций, разводки электрических кабелей. Модули функционального моделирования используются как препроцессоры и постпроцессоры в программах конечно-элементного анализа, анализа теплового состояния конструкций, оценки виброустойчивости.

CATIА/CADAM Solutions (Dassault Systèmes, Франция). Полностью интегрированная универсальная CAD/CAM/CAE система высокого уровня, позволяющая обеспечить параллельное проведение конструкторско-производственного цикла. Функции, поддерживаемые системой: администрирование, планирование, управление ресурсами, инспектирование и документирование проекта, моделирование; автоматический анализ геометрических и логических конфликтов; анализ свойств сложных сборок; трассировки систем коммуникаций с соблюдением заданных ограничений; функции подготовки производства.

Unigraphics (Unigraphics Solutions Inc., США). Универсальная система геометрического моделирования и конструкторско-технологического проектирования, прочностных расчетов и подготовки конструкторской документации. В ней используется концепция мастер-процессов – средств интерактивного проектирования, учитывающих особенности конкретных приложений. Для инженерного анализа в систему включены модули прочностного анализа с использованием метода конечных элементов с соответствующими пре- и постпроцессорами, кинематического и динамического анализа механизмов с определением сил, скоростей и ускорений, анализа литьевых процессов пластических масс.

MSC/NASTRAN (NAsa STRuctural ANalysis, MSC.Software Corporation) – система, основанная на методе конечных элементов. Геометрические модели для MSC/NASTRAN можно как формировать с помощью внутреннего препроцессора системы, так и импортировать из любой другой CAD-системы.