Компьютерное моделирование распределения тепловых полей

1. Управление инженерными данными: SolidWorks Enterprise PDM;
2. Инженерные расчеты: SolidWorks Simulation Professional, SolidWorks Simulation Premium, SolidWorks Flow Simulation, SolidWorks Plastics;
3. Электротехническое проектирование: SolidWorks Electrical;
4. Разработка интерактивной документации: SolidWorks Composer;
5. Механообработка, ЧПУ: CAMWorks [7].

2.1.3 Обзор программы  Компас

          «Компас» —семейство систем автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам серии ЕСКД и СПДС.

Разрабатывается российской компанией  «Аскон». Название линейки является акронимом от фразы «комплекс автоматизированных систем», в торговых марках используется написание заглавными буквами — «КОМПАС».

           Программы  данного семейства автоматически  генерируют ассоциативные виды  трёхмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже.

Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными  из трёхмерной модели. Имеется возможность  связи трёхмерных моделей и чертежей со спецификациями, то есть при «надлежащем» проектировании спецификация может быть получена автоматически; кроме того, изменения в чертеже или модели будут передаваться в спецификацию, и наоборот.

          Существует  большое количество дополнительных  библиотек к программам семейства, автоматизирующих различные специализированные задачи. Например, библиотека стандартных изделий позволяет добавлять уже готовые стандартные детали в трёхмерные сборки (крепежные изделия, подшипники, элементы трубопроводов, шпонки, уплотнения), а также графические обозначения стандартных элементов на чертежи (обозначения отверстий), предоставляя возможность задания их параметров.

«Компас» выпускается в нескольких редакциях: «Компас-График», «Компас-СПДС», «Компас-3D», «Компас-3D LT», «Компас-3D Home». «Компас-График» может использоваться и как полностью интегрированный в «Компас-3D» модуль работы с чертежами и эскизами, и в качестве самостоятельного продукта, предоставляющего средства решения задач 2D-проектирования и выпуска документации. «Компас-3D LT» и «Компас-3D Home» предназначены для некоммерческого использования, «Компас-3D» без специализированной лицензии не позволяет открывать файлы, созданные в этих программах. Такая специализированная лицензия предоставляется только учебным заведениям.

          Основные  компоненты «Компас-3D» — собственно система трёхмерного твердотельного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирования «Компас-График» и модуль проектирования спецификаций.

Система «Компас-3D» предназначена для создания трёхмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как оригинальные, так и стандартизованные конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства.

Ключевой особенностью «Компас-3D»  является использование собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами компании «Аскон» [8].

2.1.4 Обзор программы AutoCAD

AutoCAD, это  двух и трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения, разработанная компанией Autodesk. Autodesk, Inc.  — компания, крупнейший в мире поставщик программного обеспечения для промышленного и гражданского строительства, машиностроения, рынка средств информации и развлечений.

Компанией разработан широкий спектр решений для архитекторов, инженеров, конструкторов, позволяющих им создавать  цифровые модели. Технологии Autodesk используются для визуализации, моделирования  и анализа поведения разрабатываемых конструкций на ранних стадиях проектирования и позволяют не просто увидеть модель на экране, но и испытать её. Сейчас насчитывается более 9 млн пользователей Autodesk по всему миру. Ранние версии AutoCAD оперировали небольшим числом элементарных объектов, такими как круги, линии, дуги и текст, из которых составлялись более сложные. В этом качестве AutoCAD заслужил репутацию «электронного кульмана», которая остаётся за ним и поныне. Однако на современном этапе возможности AutoCAD весьма широки и намного превосходят возможности «электронного кульмана». В области двумерного проектирования AutoCAD по-прежнему позволяет использовать элементарные графические примитивы для получения более сложных объектов. Кроме того, программа предоставляет весьма обширные возможности работы со слоями и аннотативными объектами (размерами, текстом, обозначениями). Использование механизма внешних ссылок (XRef) позволяет разбивать чертеж на составные файлы, за которые ответственны различные разработчики, а динамические блоки расширяют возможности автоматизации 2D-проектирования обычным пользователем без использования программирования. Начиная с версии 2010 в AutoCAD реализована поддержка двумерного параметрического черчения. В версии 2014 появилась возможность динамической связи чертежа с реальными картографическими данными (GeoLocation API).

Текущая версия программы (AutoCAD 2014) включает в себя полный набор инструментов для комплексного трехмерного моделирования, также можно выбрать твердотельное, поверхностное и полигональное моделирование.

            AutoCAD позволяет получить высококачественную визуализацию моделей с помощью системы рендеринга mental ray. Также в программе реализовано управление трёхмерной печатью (результат моделирования можно отправить на 3D-принтер) и поддержка облаков точек (позволяет работать с результатами 3D-сканирования). Тем не менее, следует отметить, что отсутствие трёхмерной параметризации не позволяет AutoCAD напрямую конкурировать с машиностроительными САПР среднего класса, такими как Inventor, SolidWorks и другими. В состав AutoCAD 2012 включена программа Inventor Fusion, реализующая технологию прямого моделирования.

           Широкое распространение AutoCAD в мире обусловлено не в последнюю очередь развитыми средствами разработки и адаптации, которые позволяют настроить систему под нужды конкретных пользователей и значительно расширить функционал базовой системы. Большой набор инструментальных средств для разработки приложений делает базовую версию AutoCAD универсальной платформой для разработки приложений. На базе AutoCAD самой компанией Autodesk и сторонними производителями создано большое количество специализированных прикладных приложений, таких как AutoCAD Mechanical, AutoCAD Electrical, AutoCAD Architecture, GeoniCS, Promis-e, PLANT-4D, AutoPLANT, СПДС GraphiCS, MechaniCS, GEOBRIDGE, САПР ЛЭП, Rubius Elecric Suite и других.

Специализированные приложения на основе AutoCAD

• AutoCAD Map 3D создан для специалистов, выполняющих проекты в сфере транспортного строительства, энергоснабжения, земле- и водопользования и позволяет создавать, обрабатывать и анализировать проектную и ГИС-информацию.
• AutoCAD Raster Design — программа векторизации изображений, поддерживающая оптическое распознавание символов (OCR).
• AutoCAD Civil 3D — решение для проектирования объектов инфраструктуры, предназначенное для землеустроителей, проектировщиков генплана и проектировщиков линейных сооружений. Помимо основных возможностей, AutoCAD Civil 3D может выполнять такие виды работ, как геопространственный анализ для выбора подходящей стройплощадки.
• AutoCAD Plant 3D — инструмент для проектирования технологических объектов. В AutoCAD Plant 3D интегрирован AutoCAD P&ID, и др [9].

 

2.2 Обоснование выбора программы AutoCAD

            AutoCAD Mechanical предназначен для проектирования в области машиностроении и отличается наличием библиотек стандартных компонентов (более 700 тысяч элементов), генераторов компонентов и расчётных модулей, средств автоматизации задач проектирования и составления документации, возможностью совместной работы, благодаря этому на стадии проектирования тратится гораздо меньше времени, т.к из стандартного рядя можно воспользоваться большим количеством приложений, облегчающих процесс создания новых моделей либо чертежей. Поэтому в своей диссертационной работе я буду использовать эту систему автоматизированного проектирования. В написании дипломного проекта мною также была использована программа AutoCAD, поэтому при выполнении диссертационной работы мною будет использован уже накопленный ранее опыт в компьютерном черчении.  

Так же важным стоит отметить что  РКУП ‘’ГСКБ по зерноуборочной и кормоуборочной технике’’ также использует программу AutoCAD, что позволит в будущем адаптировать совой проект с более легкой интеграцией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Примеры  решения диссертационной задачи  в программе AutoCAD

        В диссертационной работе мне  предстоит произвести анализ  соломотрясов   современных зерноуборочных  комбайнов, также произвести модернизацию  существующего серийного соломотряса какого либо комбайна современными методами.  Также мне будет нужно представить чертежи соломотряса до и после модернизации в программе AutoCAD. В данном разделе я представлю чертежи деталей соломотряса до модернизации, в качестве примера работы в программе AutoCAD.

Рис. 7 Вид сбоку комбайна зерноуборочного КЗС-10К (вид сбоку)

 

Рис. 8 Соломотряс комбайна зерноуборочного КЗС-10К (вид сверху)

Заключение

 Математическую модель какого либо объекта или прочеса составляет совокупность уравнений теплопроводности с граничными условиями. При правильном решении этих уравнений мы получим температурное поле процесса или объекта. По уже известному нам температурному полю можно уже судить о диапазоне работы проектируемого объекта и о результатах моделирования в целом. Такие расчеты правильно позволяют определить работоспособность и применение материалов либо деталей, результаты расчетов позволят нам избежать температурных напряжений как в твердых телах так и в газах. Компьютерное моделирование тепловых полей можно осуществлять с помощью ряда программных комплексов САПР, например таких как Pro/ENGINEER, CATIA.

Проведенный обзор показал, что программа ANSYS является удобным средством для анализа полей различных сред. В нем можно решать задачи и непосредственно из графического интерфейса, и путем написания программ на языке APDL. ANSYS предоставляет широкие возможности построения геометрических моделей. Он содержит большое число команд, позволяющих строить различные геометрические объекты, проводить над ними логические операции и операции масштабирования. В состав данного пакета входит удобный инструмент построения и реформирования сетки. ANSYS позволяет детально анализировать результаты решения задачи путем построения контурных графиков и векторных полей. Мы можем получить и проанализировать результаты моделирования полей различных сред в любой интересующей нас части модели, в том числе в произвольном узле сетки, выводить решение вдоль выбранного пути или в сечении модели. Таким образом, ANSYS может быть применен, как для решения учебных задач, так и для проведения сложных практических расчетов.

 

 

 

Список использованных источников

1. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем: Учебник для вузов.- Мн.:ДизайнПРО, 1997. – 640С.: ил.
2. Трудоношин В.А. Пивоварова Н.В. Системы автоматизированного проектирования: С 40 В 9 кн. Кн.4. Математические модели технических объектов, учеб. Пособие для вузов; Под редакцией Норенкова И.П. –М.: Высш. шк., 1986.-160 с.: ил.
3. Шамец С.П., Колмогоров Д.В. Конечно-элементный анализ стационарных магнитных полей с помощью программного пакета ANSYS: Учеб.пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002, 92с.
4. Электронная энциклопедия “Википедия” режим доступа:     http://ru.wikipedia.org/wiki/ANSYS  дата обращения 05.01.2014
5. Электронная энциклопедия “Википедия” режим доступа:     http://ru.wikipedia.org/wiki/Mathcad  дата обращения 05.01.2014
6. Электронная энциклопедия “Википедия” режим доступа:     http://ru.wikipedia.org/wiki/CATIA  дата обращения 05.01.2014
7. Электронная энциклопедия “Википедия” режим доступа:     http://ru.wikipedia.org/wiki/SolidWorks  дата обращения 05.01.2014
8. Электронная энциклопедия “Википедия” режим доступа:     http://ru.wikipedia.org/wiki/Компас_(САПР)  дата обращения 05.01.2014
9. Электронная энциклопедия “Википедия” режим доступа:     http://ru.wikipedia.org/wiki/AutoCAD  дата обращения 05.01.2014