русс | укр

Мови програмуванняВідео уроки php mysqlПаскальСіАсемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование


Linux Unix Алгоритмічні мови Архітектура мікроконтролерів Введення в розробку розподілених інформаційних систем Дискретна математика Інформаційне обслуговування користувачів Інформація та моделювання в управлінні виробництвом Комп'ютерна графіка Лекції


Введение


Дата додавання: 2013-12-24; переглядів: 1324.


Оглавление

Тула 2010 г.

Высшего профессионального образования

____________________________________________________________

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ

Тютюнник Світлана Василівна

Тютюнник Юрій Михайлович

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

 

 

(ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ)

 

 

Комп’ютерна верстка: Тютюнник Ю.М.

Редактор: Жигилій Н.В.

 

 

Друк RISO

Обл.-вид. арк. 4,6

 

Редакційно-видавничий відділ

Полтавського національного технічного університету

Імені Юрія Кондратюка

36601, Полтава, пр. Першотравневий, 24

Свідоцтво про внесення суб’єкта видавничої справи

до державного реєстру видавців, виготівників і розповсюджувачів

видавничої продукції

Серія ДК, №932 від 27.05.2002 р.

 

Віддруковано з оригінал-макета РВВ ПолтНТУ

 

«Тульский государственный университет»

 

Политехнический институт

Кафедра "Автоматизированные станочные системы"

 

Троицкий Д.И.
доцент, к.т.н.

 

 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

 

ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОГО АНАЛИЗА

Направление подготовки:

230100 Информатика и вычислительная техника

ПРОГРАММА подготовки:

23010012 Системы мультимедиа и компьютерная графика

 

Форма обучения – очная

 


Рассмотрено на заседании кафедры "Автоматизированные станочные системы"

протокол №1 от "31" августа 2010 г.

Зав. кафедрой________________А.Н. Иноземцев


1. Введение. 5

2. Обзор технологий САПР. 8

3. Понятия CAD, САМ и САЕ. 13

3.1. Aвтоматизированное проектирование (computer – aided design – CAD) 13

3.2. Автоматизированное производство (computer – aided manufacturing – САМ) 13

3.3. Автоматическое конструирование (computer – aided engineering – САЕ) 14

4. Обзор программного обеспечения CAE (Computer Aided Engineering) 17

4.1. Лидеры рынка САЕ. 18

4.2. Аппаратные средства. 20

5. История развития CAE-систем. 21

6. Основы прочностных расчетов. 23

6.1. Этапы МКЭ.. 24

7. Основные понятия моделирОвания деформаций. 26

8. Введение в МКЭ.. 32

9. Механические свойства материалов. 46

9.1. Усталостная прочность. 47

9.2. Твердость материала. 48

9.3. Модуль Юнга. 49

9.4. Модуль сдвига. 49

9.5. Коэффициент Пуассона. 50

9.6. Аускетики. 51

10. Достоверность МКЭ.. 52

11. Матрицы в CAE-ситемах. 56

12. Разреженные матрицы в FEM-анализе. 60

13. Итерационные методы.. 64

14. Примеры расчета механизма. 66

14.1. Кинематическая схема. 66

14.2. Выбор электродвигателя. 67

14.3 Определение общего передаточного числа зубчатого механизма 68

14.4. Определение минимального числа ступеней зубчатого механизма минимальной массы.. 68

14.5. Определение общего КПД привода. 68

14.6. Определение потребной мощности зубчатого механизма. 69

14.7. Разбивка общего передаточного числа по ступеням. 69

14.8. Определение числа зубьев шестерни и колеса. 69

14.9. Определение частот вращения, мощностей и крутящих моментов на валах 69

14.10. Расчет зубчатых колес на выносливость по напряжениям изгиба 70

14.11. Определение допускаемых напряжений. 72

14.12. Определим модуль передачи. 72

14.13. Геометрические параметры зубчатого зацепления. 74

14.14. Выбор подшипников по номинальному минимальному диаметру вала 75

14.15. Проектный расчет валов. 76

14.16. Проверочный расчет подшипников на статическую грузоподъемность 78

14.17. Проверочный расчет подшипников на динамическую грузоподъемность 79

15. Резьбовые соединения. 80

15.1. Прочность крепежа. 81

15.2. Стопорение резьбового соединения. 81

15.2.1. Контрование. 81

15.2.2. Шплинтование. 82

15.2.3. Вязка (обвязка) проволокой. 82

15.2.4.Установка пружинной шайбы.. 83

15.2.5. Установка стопорной шайбы.. 83

15.2.6. Приварка, пайка, расклёпывание, кернение. 83

15.2.7. Нанесение на резьбу клея, лаков, краски. 83

15.2.8. Использование гаек с некруглой резьбой. 84

15.2.9. Использование анкерных гаек. 84

15.3. Момент затяжки. 85

15.4 Расчет соединений в WinMachine. 85

16. Список литературы.. 88

 

 

 

Работу конструктора по проектированию нового изделия невозможно представить без проведения каких либо расчетов – прочностных, динамических, термодинамических, аэро- газодинамических, вибрационных и многих других. Ни одна из уже существующих САПР, ни в созданные будущем никогда не будут иметь приложения, удовлетворяющие любые запросы пользователя.

Специализированные САПР, например, в области машиностроения, должны включать в себя расчетные приложения, которые наиболее часто используются проектировщиком при создании новых изделий. САПР должна иметь возможность подключать к себе расчетные приложения, созданные другими фирмами-изготовителями и обеспечивать формирование приложений на универсальных языках программирования. Таким способом на предприятии, специализирующемся, например, в области компрессоростроения будет строиться и специализированная САПР в области компрессоростроения.

Назначение расчетных приложений в большинстве случаев зависит от типа модели, с которой они работают. Например:

· расчеты на прочность физических конструкций, подвергающихся воздействию изгибающих нагрузок, удобнее производить на основе поверхностных моделей

· расчет емкостей высоких давлений и других тонкостенных конструкций – на основе криволинейных 2-х мерные элементов в 3-х мерном пространстве

· при анализе таких конструкций, как корпуса клапанов, поршни и лопатки турбин, требующие громоздких расчетов на компьютере, точнее отражают нагрузки на конструкцию сложные трехмерные элементы

· при анализе валов, маховиков, форсунок, корпусов насосов, рабочих колес и ремней используются объемные сплошные осесимметричные элементы, образуемые путем вращения определенного сечения вокруг пространственной оси

Приложения должно позволять конструктору обращаться к расчетным операциям как в процессе создания новых конструкций, используя геометрические характеристики, полученные в результате предварительных расчетов, так и на конечной стадии проекта, когда геометрические и инерционные характеристики определяются автоматически на основе трехмерной модели компонентов сборки. В универсальной машиностроительной САПР обязательно присутствие расчетных приложений, позволяющих производить определение массовых и инерционных характеристик, к которым относятся площади поверхностей, объемы трехмерных объектов, массы и центры тяжести, моменты инерции. Не менее важно присутствие приложений для определения силовых факторов нагружения и расчета кинематических нагрузок на конструкцию, позволяющих воспроизвести любые движения механизма в любой момент времени на основе кинематических зависимостей заданных в модуле сборки.

Прочностные расчеты сопровождаются расчетами напряжений, при которых твердое тело с помощью булевых операций можно разбить на твердотельные конечные элементы. Основные принципы метода конечных элементов (МКЭ) были известны еще в 19-м веке, однако из-за сложности математических вычислений распространение они получили только с применением вычислительной техники. Расчет рабочего напряжения (прочности) основан на использовании коэффициентов жесткости, устанавливающих перемещение узлов нагруженной сетки, что позволяет определять напряжение в каждом элементе. Поэтому важным компонентом САПР являются программы предназначенные для прочностных расчетов напряженного состояния деталей методом конечных элементов: расчет максимальной и минимальной деформации детали, эквивалентные напряжения от внешних нагрузок, включая динамические нагрузки от ударов, кинематических ускорений с учетом температурных факторов, находящихся в зависимости от свойств материала и др.. С помощью такой программы конструктор на своём рабочем месте способен за короткое время провести расчеты и оптимизировать конструкцию, не выходя из графического редактора. Желательно наличие расчета несколько схем нагружений с различными способами закрепления существующей детали.

Именно наличие модуля прочностного анализа на базе МКЭ является обязательным в любой машиностроительной САПР, а тем более в специализированной САПР для компрессоростроения. Такое приложение позволяет выполнить анализ и решать задачи линейной статики и динамики конструкций, причем генератор сетки по МКЭ, расчеты и представление результатов должны быть интегрированы в рамках одного пакета. Данные, полученные в результате расчетов МКЭ-модели, ассоциативно связаны с анализируемой геометрией, поэтому любое изменение в геометрической модели приводит к автоматическому пересчету этих данных. Конечно-элементные модели должны иметь возможность быть преобразованными в такие форматы, как MSC/NASTRAN, ANSYS, COSMIC NASTRAN, PATRAN, GTSTRUDL, нейтральный формат и/или переданы в другие системы инженерных расчетов.

Процесс расчета на прочность по МКЭ охватывает три этапа:

1. Подготовка модели и ее предварительный анализ.

2. Построение геометрической модели конструкции.

3. Анализ модели.

На этом этапе определяются:

1. значения перемещений узлов;

2. величины нагрузок на элемент, которые, в свою очередь, отображаются в виде сеток, деформированных под действием нагрузок изолиний с числовыми отметками о величинах нагрузок раскрашенных зон и интенсивности их цветов в зависимости от величин приложенной нагрузки, мультипликации динамического процесса изменения нагрузок и т.д.

В качестве геометрического инструмента подготовки данных для МКЭ по исследованию напряжений инженерных конструкций может применяться структурно-клеточное представление (СКП) объекта, в котором элементом расчета напряжений является геометрически определяемая "клетка" этого представления. Традиционные МКЭ, предполагающие строгое теоретическое обоснование, можно успешно применять лишь для ограниченного класса задач и особых условий нагрузки. Неуверенность в достоверности приближенного расчета предельных нагрузок вынуждает конструкторов усложнять конструкции, что приводит к перерасходу материалов и увеличению стоимости.

 


<== попередня лекція | наступна лекція ==>
ЛІТЕРАТУРА | Основні поняття


Онлайн система числення Калькулятор онлайн звичайний Науковий калькулятор онлайн