529

2

УДК 621

Дручинин, Д. Ю. Автоматизация проектирования технических средств Текст: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.04.02 – Технологические машины и оборудование / Д. Ю. Дручинин; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж,

2016. – 16 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № __от _________ г.)

Рецензент заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ д-р техн. наук, проф. Д.Н. Афоничев

3

ВВЕДЕНИЕ

Одной из активных и эффективных форм подготовки квалифицированного специалиста инженерно-технического профиля является самостоятельная работа студентов.

В этой связи с учетом специфики учебных дисциплин по направлению подготовки 15.04.02 предлагается вынести на самостоятельное изучение ряд вопросов, указанных в настоящих методических указаниях, и тесно связанных со смежными или базовыми учебными дисциплинами.

Для качественного и осмысленного изучения материала указанных тем следует строго соблюдать и выполнять комплекс следующих организационнометодических требований и правил:

-тщательно изучить и уяснить план темы занятий;

-выбрать из рекомендуемого списка литературы при помощи преподавателя минимум один основной и один дополнительный источник информации;

-изучить в соответствии с планом лекции конкретные вопросы, критически и творчески оценив их сущность, практичность и перспективность;

-ответить на конкретные контрольные вопросы, указанные к теме;

-сделать выводы и представить свои собственные предложения по практическому применению изученного материала.

Реализация предложенных организационно-методических форм самостоятельной работы и ее действенный контроль позволит активизировать учебный процесс и повысить качество освоения компетенций, определенных Федеральным государственным образовательным стандартом.

4

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

Целью изучения дисциплины «Автоматизация проектирования технических средств», относящейся к вариативной части основной профессиональной образовательной программы, является приобретение студентами знаний и умений по автоматизации проектирования технических средств.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

-ознакомление с функциональными возможностями систем автоматизированного проектирования;

-изучение методов работы с САПР при выполнении операций при конструировании технических средств.

-уяснение общих принципов автоматизации процессов проектирования технических средств.

Таблица 1 Объем дисциплины и виды учебной работы по дисциплине

«Автоматизация проектирования технических средств»

5

6

ТЕМЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ»

Тема 1. Системы автоматизированного проектирования как база для инженерных приложений.

План.

1.Поверхностное и гибридное моделирование.

2.Работа в сборке.

3.Работа в режиме чертежа.

4.Обмен графической информацией.

Литература: дополнительная [1, 2].

Контрольные вопросы

1.Возможности САПР SolidWorks в рамках создания и редактирования поверхностей. Совместная обработка поверхностей и твердых тел.

2.Балочные и стержневые модели COSMOSWorks.

3.Гибридные геометрические модели.

4.Методика решения задачи расчета готового изделия с целью дальнейшего использования полученных результатов.

5.Использование сопряжений при работе в сборке.

6.Особенности математического аппарата COSMOSMotion.

7.Визуализация кинематики сборки с использованием функции Физическая динамика.

8.Особенности использования приложениями САПР чертежей.

9.Особенности обмена информацией между различными САПР.

Тема 2. Решение уравнений физики в механических САПР.

План.

1.Метод конечных элементов. Алгоритм метода конечных элементов.

2.Учет нелинейности в процедурах метода конечных элементов.

3.Метод конечных объемов.

4.Методы оптимизации в инженерном анализе.

5.Параметрические системы проектирования как элемент систем оптимизации.

7

6.Базовые понятия нелинейного программирования.

7.Алгоритм метода комплексов.

8.Использование процедур оптимизации в САПР.

Литература: основная [1].

Контрольные вопросы

1.В чем суть метода конечных элементов?

2.Алгоритм использования метода конечных элементов.

3.Как производится дискретизация моделируемого объекта?

4.Чем характеризуются нелинейные задачи?

5.Понятие «кривая времени» при решении нелинейных задач.

6.Методы управления сохранением системой состояния равновесия.

7.Особенности использования метода конечных элементов при решении дифференциальных или интегральных уравнений движения и теплообмена текучей среды.

8.Инженерная деятельность в рамках оптимального проектирования.

9.В чем суть параметрической оптимизации?

10.Формулировка задачи нелинейного программирования.

11.Минимумы функции.

12.Использование методов прямого поиска и методов барьерных и штрафных санкций при решении задач нелинейного программирования в САПР.

13.Методика использования метода комплексов при решении задач оптимизации.

14.Алгоритм оптимизации в САПР.

Тема 3. Структурная механика – линейная задача (COSMOSWorks).

План.

1.Базовые возможности инженерного анализа с использованием прило-

жения COSMOSWorks.

2.Последовательность расчета.

3.Свойства материалов.

4.Граничные условия и генерация сетки.

8

5.Контактная задача.

6.Решатели, постпроцессор и интерфейсы.

7.Моделирование узлов посредством гибридных сеток конечных элемен-

тов.

8.Моделирование конструкций посредством гибридных сеток конечных элементов.

9.Расчет рам посредством гибридных, поверхностных и балочных моде-

лей.

Литература: основная [1].

Контрольные вопросы

1.Какие виды моделирования позволяет выполнять приложение COSMOSWorks?

2.Последовательность шагов подготовки модели и рассмотрения результатов с соблюдением алгоритма метода конечных элементов.

3.Какие свойства материалов можно задавать при работе в COSMOS-

Works?

4.Типы граничных условий, поддерживаемые приложением COSMOS-

Works.

5.Принципы использования сетки в приложении COSMOSWorks.

6.Какие контактные граничные условия может содержать расчетная модель сборки?

7.Итерационный и прямой решатели для решения разрешающей системы линейных уравнений.

8.Возможности приложения COSMOSWorks для отображения диаграмм

срезультатами.

9.Каков состав транслируемой информации для структурного анализа?

10.Методика постановки задачи и подготовки геометрической модели при моделировании узлов посредством гибридных сеток конечных элементов.

11.Анализ созданной геометрической модели объекта.

12.Алгоритм создания расчетной модели при моделировании узлов посредством гибридных сеток конечных элементов.

13.Выполнение статистического анализа и интерпретации результатов.

9

14.Методика анализа сварных швов с использованием виртуальных объ-

ектов.

15.Постановка задачи при моделировании конструкций посредством гибридных сеток конечных элементов.

16.Особенности подготовки геометрической модели при моделировании конструкций.

17.Анализ моделей конструкций при использовании гибридных сеток конечных элементов.

18.Подготовка расчетной модели при моделировании конструкций.

19.Методика отработки конечно-элементной модели: статический анализ

иинтерпретация результатов.

20.Особенности расчета конструкций на устойчивость.

21.Методика расчета опоры по гибридной модели с поверхностями и те-

лами.

22.Алгоритм расчета балки по оболочечной модели.

23.Алгоритм расчета балки по балочной модели.

Тема 4. Структурная механика – нелинейная задача

(COSMOSWorks).

План.

1.Свойства материалов.

2.Генерация сетки и граничные условия.

3.Контактная задача.

4.Решатели и постпроцессор.

5.Анализ и решение нелинейных уравнений.

5.Решение нелинейной задачи на примере упругопластической модели проушины амортизатора.

6.Анализ состояния узла с учетом физической нелинейности.

7.Закритическое поведение цилиндрической оболочки.

Литература: основная [1].

Контрольные вопросы 1. Какие свойства материалов и типы моделей деформирования можно

10

задавать в COSMOSWorks при решении нелинейных задач?

2.Особенности генерации сетки при нелинейном анализе.

3.Какие граничные условия возможно задать при нелинейном анализе?

4.Опции, используемые при решении контактных задач.

5.Какие процедуры используются для решения разрешающей линейной системы уравнений при нелинейном расчете?

6.Особенности процедуры визуализации результатов при нелинейном

анализе.

7.Этапы решения задачи расчета проушины амортизатора.

8.Какими взаимовлияющими факторами характеризуется задача расчета проушины амортизатора?

9.Методика решения задачи расчета проушины амортизатора.

10.Команды, используемые при анализе состояния узла с учетом физической нелинейности.

11.Этапы решения задачи прощелкивания цилиндрической оболочки.

12.Методика решения задачи прощелкивания цилиндрической оболочки.

Тема 5. Эскизы и детали.

План.

1.Сложные эскизы.

2.Трехмерные эскизы.

3.Дополнительные возможности построения деталей в SolidWorks 2011.

4.Создание деталей сложной конфигурации и деталей на основе поверх-

ностей.

Литература: дополнительная [2].

Контрольные вопросы

1.Что называется сложным эскизом?

2.Алгоритм добавления скруглений и фасок в эскизы.

3.Какие виды массивов возможно использовать при создании эскизов в

SolidWorks?

4.Методика использования команд отрисовки массивов.

5.Для чего используются сплайны в эскизах?