“Системи автоматизованого проектування у зварюванні”
для студентів спеціальностей 8.092301 “Обладнання та технологія зварювання” та 8.092303 “Обладнання та технологія підвищення зносостійкості та відновлення деталей машин і конструкцій” для денної та заочної форм навчання
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Системи автоматизованого проектування у зварюванні” для студентів спеціальностей 8.092301 “Обладнання та технологія зварювання” та 8.092303 “Обладнання та технологія підвищення зносостійкості та відновлення деталей машин і конструкцій” для денної та заочної форм навчання / Укл.: Д.А. Антонюк – Запоріжжя: ЗНТУ, 2010. – 74 с.
Укладач: Д.А. Антонюк, ст. викл., к.т.н.
Рецензент: М.М. Бриков, доцент, д.т.н.
Відповідальний
за випуск: Д.А. Антонюк, ст. викл., к.т.н.
ЗАТВЕРДЖЕНО:
на засіданні кафедри ОТЗВ
Протокол № 6
від "05" березня 2010 р.
ЗМІСТ
Вступ
1 Комп’ютерні засоби проектування і графічного моделювання зварних конструкцій
1.1 Мета роботи
1.2 Загальні відомості
1.2.1 Принципи побудови систем графічного моделювання
1.2.2 Аналіз сучасних програмних продуктів для геометричного моделювання
1.3 Завдання для виконання роботи
1.4 Порядок виконання роботи
1.5 Зміст звіту
1.6 Контрольні запитання
1.7 Література
2 Вивчення принципів роботи програмного забезпечення для моделювання напружено-деформованого стану зварних конструкцій
2.1 Мета роботи
2.2 Загальні відомості
2.2.1 Методи кінцевих елементів і різниць
2.2.2 Загальна характеристика методу сіток
2.2.3 МКЕ
2.2.4 МКР
2.2.5 Аналіз програмного забезпечення для моделювання зварювальних процесів і аналізу зварних конструкцій
2.2.6 Програмний комплекс ANSYS
2.2.6.1 Інтерфейс програми ANSYS
2.2.6.2 Виконання розрахунків за допомогою МКЕ в ANSYS
2.3 Завдання для виконання роботи
2.4 Порядок виконання роботи
2.5 Зміст звіту
2.6 Контрольні питання
2.7 Література
3 Розрахунок температури попереднього підігріву сталі перед зварюванням
3.1 Мета роботи
3.2 Загальні відомості
3.3 Завдання для виконання роботи
3.4 Методика виконання роботи
3.5 Зміст звіту
3.6 Контрольні питання
3.7 Література
4 Вибір режимів зварювання з використанням СУБД MS ACCESS
4.1 Мета роботи
4.2 Загальні відомості про СУБД MS Access
4.3 Початкові дані для виконання роботи
4.3 Порядок виконання роботи
4.4 Зміст звіту
4.5 Контрольні запитання
4.6 Література
5 Виконання математичних розрахунків за допомогою програми MATHCAD
5.1 Мета роботи
5.2 Опис програмного комплексу MATHCAD
5.3 Інтерфейс користувача системи математичних розрахунків MATHCAD
5.4 Приклад введення формули для виконання розрахунку
5.5 Завдання для виконання роботи
5.6 Порядок виконання роботи
5.7 Зміст звіту
5.8 Контрольні запитання
5.9 Література
6 Проведення інженерного аналізу за допомогою SOLID WORKS (COSMOS WORKS)
6.1 Мета роботи
6.2 Загальні відомості про програмний комплекс Solid Works
6.3 Приклад виконання роботи
6.4 Завдання для виконання роботи
6.5 Зміст звіту
6.6 Контрольні запитання
6.7 Література
ВСТУП
Висока інтенсивність розвитку зварювального і споріднених виробництв вимагає від інженерів-зварювальників, технологів-зварювальників і менеджерів-зварювальників вирішувати комплекс завдань, пов'язаних з раціональним, якісним проектуванням, розробкою і впровадженням зварних конструкцій і виробів. Проблема полягає в постійному розширенні номенклатури, збільшенні складності та точності вузлів і деталей, що виготовляються промисловістю. Відсутність комплексних алгоритмів вирішення технологічних, виробничих, наукових, маркетингових завдань з урахуванням їх взаємозв'язку гальмує подальший розвиток галузі. В даному випадку незамінним елементом інжинірингу виступають учасні комп'ютерні системи графічного моделювання, розрахунку та проектування зварних конструкцій і технологійвідновлення зношених поверхонь. Так, розробка нової зварної конструкції, модернізація, або проектування технології її відновлення після зношування можна представити у вигляді послідовного вирішення ряду складних взаємопов'язаних завдань, алгоритм яких з використанням відомих програмних продуктів представлений на рис. В.1.
Аналіз вітчизняних і закордонних літературних джерел стосовно використання систем автоматизації проектування свідчить про те, що на сьогоднішній момент існує велика кількість програмних пакетів, які забезпечують проведення якихось окремих, специфічних етапів виробництва зварних конструкцій (рис. В.1). В той же час, вибір оптимальної програми для виконання конкретного завдання пов'язаний з певними труднощами, оскільки кожна з них, головним чином, призначена для виконання однієї конкретної операції, а наявність додаткових функцій вкрай обмежена. Так, наприклад, система Autodesk Mechanical Desktop, яка є інтегрованим пакетом, що об'єднує всі необхідні для проектування виробів модулі (автоматизація створення робочих креслень і складальних одиниць, конструювання деталей і складальних одиниць, деякі види розрахунків), має тільки буфер обміну графічними моделями з іншими системами, які здійснюють міцнісні розрахунки. Це вимагає постійного переходу з однієї системи в іншу.
Рисунок В.1 – Блок-схема алгоритму використання програмних продуктів при проектуванні виробництва та експлуатації зварних конструкцій та виробів
Багатоцільовий кінцево-елементний пакет інженерного аналізу ANSYS є одним з лідерів серед пакетів з вирішення проблем розрахунку міцності, теплопровідності та інших видів аналізу. Стрижнем цієї програми є проведення розрахунків (четвертий етап рис. В.1), а допоміжними можливостями – побудова геометричної моделі виробу, передача даних в інші системи для подальшого проектування.
Аналогічною системою є програма MathCAD, основне завдання якої – виконання математичних розрахунків, побудова математичних моделей того або іншого процесу, що здійснюється через побудову графічних зображень.
Система Unigraphics широко поширена в аерокосмічній галузі. Її відмітною особливістю є наявність гібридного тривимірного моделювання, асоціативної бази даних, розвинених засобів моделювання складальних вузлів і створення креслень. Стрижньовою функцією системи є побудова геометричної моделі виробу, допоміжне завдання – розробка програми для виробництва на програмно-керованому обладнанні, імітація технологічних процесів литва, фрезерування, виготовлення виробів з листового матеріалу тощо.
Значне різноманіття комп'ютерних програм для графічного моделювання, розрахунку і проектування зварних конструкцій і технологій відновлення зношених поверхонь піднімає питання про сферу застосування кожної з них. В більшості випадків процес проектування зварної конструкції передбачає складний взаємопов'язаний ланцюжок операцій. Так, наприклад, якщо 50% процесу проектування пов'язано з побудовою геометрії моделі, а 50% – з міцнісними розрахунками, то доцільно застосувати на першій стадії AutoCAD, а на другій – ANSYS. Складність в проектуванні виникає, коли конструкція складається з декількох вузлів, необхідно провести безліч різноманітних розрахунків для кожного елементу, а також згенерувати програми для виробництва цих вузлів.
Так, наприклад, 100% процес проектування може розподілятися:
A, % – геометричне моделювання кожного вузла;
B, % – міцнісні розрахунки кожного вузла;
С, % – теплові розрахунки кожного вузла;
D, % – геометричне моделювання всієї конструкції;
E, % – міцнісний розрахунок всієї конструкції;
F, % – генерація програми виробництва кожного вузла конструкції.
Таким чином
.
Визначити показники A, B, C, D, E, F заздалегідь точно неможливо.
З урахуванням цього розроблено комплекс лабораторних робіт з дисципліни «Системи автоматизованого проектування в зварюванні, який призначений для надання студентам базових навичок роботи з розроблення технологічних процесів деталей та виробів із застосуванням сучасних програмних комплексів для графічного моделювання, розрахунку і проектування зварних конструкцій. Подальше комплексне використання цих та інших програмних продуктів дозволить значно скоротити витрати часу на проектування технологій виробництва зварних конструкцій та виробів.
Використання програмного забезпечення при проведенні лабораторних робіт з курсу «Системи автоматизованого проектування в зварюванні» має демонстративний характер та призначене для візуального ознайомлення студентів з сучасними продуктами.
Література
1. Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций: Учеб. пособие для вузов / С.А. Куркин, В.М. Ховов, Ю.Н. Аксенов и др.; Под ред. С.А. Куркина, В.М. Ховова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 464 с.
2. Попов С.Н. Перспективы использования современных компьютерных систем проектирования и моделирования сварных конструкций и производства покрытий / С. Н. Попов, Д. А. Антоюк // Сварка и контроль - 2004. Т.3. Сварочные материалы. Технология. Сварочное оборудование. – Пермь. – 2004. – С.180-185
2. Беднаржевский В.С., Добротина Г.Б. Обзор CAD/CAM/CAE-систем для проектирования энергомашиностроительного оборудования // Сб. трудов II конф. польз. прогр. обесп. CAD-FEM GmbH. Под ред. А.С. Шадского, М. 2002, С.345-349.
3. Руссинковский В.С. CADFIX: Обмен твердотельной геометрией без проблем // Сб. трудов II конф. польз. прогр. обесп. CAD-FEM GmbH. Под ред. А.С. Шадского, М. 2002, С.341-344
.