Введение. Современные тенденции в области компьютерного моделирования инженерных задач. Обзор существующих CAD/CAE систем и их возможности. Роль интегрированных CAD/CAE систем в сокращении сроков технической подготовки производства и повышении ее качества.
Список литературы
Double a,b;
Long double atan(long double x)
Double atan(double x)
Пример
a=1.0;
b=atan(a)*180.0/3.1415; // b = 45.0
Поскольку данные функции реализованы в стандартной библиотеке С++, то для возможности работы с ними необходимо так называемое подключение заголовочных файлов, содержащих описание применяемых библиотечных функций. Подключение делается с помощью использования специальных команд или директив языка Си, о которых речь пойдет в следующих лекциях. А пока лишь нужно знать, что для определенных функций необходимо в начале программы записать соответствующие строки, приведенные в таблице ниже. Она описывает соответствие функций и необходимых для их работы соответствующих заголовочных файлов.
Требуемые для работы заголовочные файлы
Функция
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>
abs
#include <stdio.h>#include <math.h>
fabs
cos
sin
sqrt
pow
modf
log
log10
floor
ceil
exp
asin
acos
atan
1. Колесов Ю. Б. Моделирование систем. Практикум по компьютерному моделированию: Учеб. пособие для вузов / Ю. Б. Колесов, Ю. Б. Сениченков. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 352с.
2. Ли Кунву. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / Ли Кунву. - СПб.: Питер, 2004. - 560с.
3. 3D-технологии построения чертежа. AutoCAD. — 3-е изд., перераб. и доп. / Под ред. А. Л. Хейфеца. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 256 с: ил.
Современные предприятия стремятся автоматизировать и связать задачи проектирования и производства. В этом случае сокращается время и стоимость разработки и выпуска продукта. Для этой цели используются технологии автоматизированного проектирования (computer-aided design – CAD), автоматизированного производства (computer-aided manufacturing – САМ) и автоматизированной разработки или конструирования (computer-aided engineering – CAE).
CAD-системы включают средства параметрического и геометрического моделирования, а также макропрограммы в системах автоматизированной разработки чертежей. CAD-системы используются для облегчения создания, изменения, анализа и оптимизации проектов.
Основная функция CAD-систем – определение геометрии конструкции (например, детали механизма), т.к. геометрия определяет все последующие этапы жизненного цикла продукта. Для этой цели обычно используются системы разработки рабочих чертежей и геометрического моделирования. поэтому эти системы обычно и считаются системами автоматизированного проектирования. Геометрия, определенная в этих системах, может использоваться в качестве основы для дальнейших операций в системах CAE и САМ.
К CAE-системам относятся программные продукты для анализа напряжений, контроля столкновений, кинематического анализа и т.д. Программы для кинематических расчетов, например, способны определять траектории движения и скорости звеньев в механизмах. Программы динамического анализа могут использоваться для определения нагрузок и смещений в сложных составных устройствах типа автомобилей.
Из всех методов компьютерного анализа наиболее широко в конструировании используется метод конечных элементов (finite-elementmethod — FEM). С его помощью рассчитываются напряжения, деформации, теплообмен, распределение магнитного поля, потоки жидкостей и другие задачи с непрерывными средами, решать которые каким-либо иным методом оказывается просто непрактично.
Достоинство методов анализа и оптимизации конструкций заключается в том, что они позволяют конструктору увидеть поведение конечного продукта и выявить возможные ошибки до создания и тестирования реальных прототипов, избежав определенных затрат. Поскольку стоимость конструирования на последних стадиях разработки и производства продукта экспоненциально возрастает, ранняя оптимизация и усовершенствование (возможные только благодаря аналитическим средствам CAE) окупаются значительным снижением сроков и стоимости разработки.
К CAM-системам относятся, например, программные продукты, генерирующие код для станков с ЧПУ на основании геометрических параметров изделий из базы данных CAD и дополнительных сведений, предоставляемых оператором. Дальнейшее развитие CAM-систем ведет к сокращению вмешательства оператора. Станки с ЧПУ позволяют получить деталь нужной формы по данным, хранящимся в компьютере. К системам автоматизированного производства относят также программные пакеты, управляющие движением роботов при сборке компонентов и перемещении их между операциями, а также пакеты, позволяющие программировать координатно-измерительную машину, используемую для проверки продукта. Запрограммированные роботы также могут заниматься сваркой, сборкой и переносом оборудования и деталей по цеху.
Среди большого количества CAD/CAM/CAE систем можно выделить следующие:
- T-FLEX CAD – Система параметрического проектирования и черчения. Система обладает следующими основными возможностями: параметрическое проектирование и моделировании; проектирование сборок и выполнение сборочных чертежей; полный набор функций создания и редактирования чертежей; пространственное моделирование; параметрическое трёхмерное твёрдотельное моделирование; управление чертежами; подготовка данных для систем с ЧПУ; имитация движения конструкции.
- КОМПАС – Один из лидирующих российских продуктов. CAD-система, предназначенная для широкого спектра проектно-конструкторских работ, лёгкая в освоении, удобная в работе и при этом имеющая приемлемую стоимость, Позволяет осуществлять двумерное проектирование и конструирование, быструю подготовку и выпуск разнообразной чертёжно-конструкторской документации, создание технических текстово-графических документов.
- SolidWorks - Мощный машиностроительный CAD пакет для твёpдотельного пapaметpического моделиpовaния сложных деталей и сборок.
- MasterCAM - CAD/CAM - система, занимающая лидирующее положение в мире по количеству продаж. Обеспечивает каркасное и поверхностное моделирование деталей, визуализацию и документирование простых и сложных деталей и сборочных единиц, разработку управляющих программ для токарной, фрезерной, электроэрозионной обработки на станках с ЧПУ.
- Unigraphics – является CAD/CAM/CAE - системой высокого уровня. Позволяет осуществлять полностью виртуальное проектирование изделий, механообработку деталей сложных форм.
- ADAMS - Динамика и кинематика сложных механических схем (механизмов) произвольного вида, в т.ч. в реальном масштабе времени. Двусторонняя связь с большинством конечно-элементных пакетов. Визуализация результатов моделирования (видеореалистическая анимация).
- ANSYS - Конечноэлементный пакет. Самое широко используемое средство обеспечения инженерных расчётов в мире. Используется для расчета конструкций различного типа (авиастроение, судостроение, машиностроение, строительство, энергетика, электронная промышленность и др.) на воздействия различной природы. С его помощью производится как линейный, так и нелинейный статический и динамический анализ конструкций, анализ усталостных разрушений, решение линейных и нелинейных задач устойчивости и теплофизики. Задачи гидро- и газодинамики, акустики, электродинамики и электростатики, пьезоэлектричество. ANSYS позволяет конструктору ещё в процессе проектирования предсказать поведение изделия и провести прочностной, тепловой анализы; выявить сведения о напряжениях, деформациях, распределениях температур и тепловых потоков, возникающих в изделии. Основываясь на выводимых программой цветовых контурах, представляющих градации "необходимости" материала (оставить, убрать), конструктор убирает ненужный материал, подводя конструкцию к оптимальному весовому соотношению.
- AutoCAD - универсальная система автоматизированного проектирования, сочетающая в себе функции двумерного черчения и трехмерного моделирования. AutoCAD ускоряет ежедневную работу по созданию чертежей и повышает скорость и точность их исполнения. Обеспечивает легкое и интуитивное создание и редактирование твердых тел и поверхностей. AutoCAD позволяет легко и быстро создавать на основе модели разрезы и проекции, эффективно формировать комплекты чертежей и управлять ими. Имеющиеся в AutoCAD средства визуализации, такие как анимация и реалистичное тонирование, помогают обнаружить любые изъяны на ранних этапах проектирования, а значит до того, как они смогут доставить серьезные проблемы.
Используемый в AutoCAD формат DWG является стандартом среди проектировщиков различных отраслей промышленности, кроме того, есть возможности экспорта и импорта других распространенных файловых форматов, таких как pdf, что позволяет эффективно организовать обмен данными между специалистами.
Параметрическое черчение в AutoCAD 2010 позволят увеличить производительность черчения, ограничивая объекты чертежа концепцией проекта. Наличие геометрических и размерных ограничений гарантирует, что определенные отношения и размеры останутся постоянными при изменении объектов, с которыми они связаны. Инструменты для создания и управления геометрическими и размерными ограничениями доступны на ленте в закладке Parametric.
Например, можно определить, что две окружности должны всегда быть концентрическими, что две линии должны быть всегда параллельными, или что одна сторона прямоугольника всегда горизонтальная.
Назначение параллельных ограничений Назначение совмещаемых ограничений Назначение концентрических ограничений
