ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ (ОСНОВЫ САПР) Блочно-модульная структура курса. Лектор: Проф. Бочаров Юрий Александрович Курс лекций для студентов гр. МТ 6 -41 -42 2 -ой семестр учебного года Структура курса: 3 блока, 11 модулей БЛОК 1 – Лекции (3 модуля), БЛОК 2 – Контрольные работы (2 модуля), БЛОК 3 – лабораторные работы (4 модуля). БЛОК 1 –модульная структура лекций Лекция 1 : Модуль 1. Основные понятия и терминология САПР Стадии жизненного цикла объекта проектирования. CALS-технология. Лекция 2: Процедуры и технические средства автоматизированного проектирования Лекция 3: Модуль 2. Анализ проектных решений технических объектов. Уровни анализа. Классификация математических моделей Лекция 4: Микроуровень анализа и математические модели на микроуровне. Метод конечных разностей – МКР
ОАП –Модульная структура лекций. . • • • • Лекция 5: Математические модели на микроуровне. . Метод конечных элементов МКЭ Лекция 6: Макроуровень анализа. Моделирование технических систем на макроуровне. Электрическая, Механическая поступательная подсистемы. Лекция 7: Механическая вращательная, гидравлическая (пневматическая) и тепловая подсистемы. Лекция 8: Методика составления Математических моделей на макроуровне Лекция 9: Примеры составления динамических моделей (эквивалентных схем) БЛОК 2: Модуль 1: Контрольная работа (РК-1) БЛОК 1: Лекция 10: Модуль 3. Оптимальный синтез технических объектов Лекция 11: Задачи нахождения оптимальных решений; Задачи математического программирования Лекция 12: Целевая функция, критерии оптимизации Лекция 13: Примеры оптимального синтеза БЛОК 2: Модуль 2. Контрольная работа РК-2 Лекция 14: Методы поиска экстремума Лекция 15: Методы поиска экстремума. Заключение.
ОАП -Структура курса Блок 3: Лабораторные работы. . • • • БЛОК 3: Лабораторные работы Модуль 1: Изучение МКЭ на базе программно-методического комплекса ANSYS: Анализ напряженного состояния швеллера Трудоношин В. А. Методические указания к лабораторным работам Имя пользователя: ANSYS Пароль: CA Модуль 2: Составление эквивалентных схем на основе программного комплекса ПА 9; Анализ динамики механической системы: паровоз-сцепка-вагон Модуль 3: Геометрическая оптимизация. Раскрой листа: поиск места расположения прямоугольника Модуль 4: Геометрическая оптимизация Поиск центра давления (например, для штампа)
Основные требования. Система контроля знаний: рейтинговая. Зачет • • • Занятия 1 раз в неделю 2 х17=34 часа Контрольные работы – 2 (на 9 и 14 неделях) Лабораторные работы – 4 • • Рейтинговая система Система оценки знаний Блок 1 (Лекции): 14 х3=42 Количество баллов: 60 -75 = 3 Блок 2 (РК 1 + РК 2): 2 х12=24 76 -90 = 4 Блок 3 (Лаб. Работы): 4 х6=24 91 -100= 5 Личные качества: 10 Всего: 100 баллов В конце каждой лекции старосты подают журнал и сведения об отсутствующих студентах. • Для получения зачета по теме пропущенной лекции, следует представить на следующей неделе письменный реферат по теме пропущенной лекции с оценкой по 1 баллу за каждый реферат. За реферат, сданный после срока – 0 баллов. Студенты, не сдавшие рефераты по пропущенным лекциям к зачету не допускаются •
• РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО КУРСУ • • • Основная 1. И. П. Норенков. Основы автоматизированного проектирования Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000, 2007 -с. 360 Дополнительная 2. Норенков И. П. , Маничев В. Б. Основы теории и проектирования САПР. М. : Высшая школа, 1990 г. • 3. Системы автоматизированного проектирования Книги 1 - 9. Серия учебных пособий под ред. И. П. Норенкова. – М. : Высшая школа, 1986 г. • 4. Норенков И. П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М. : Высшая школа, 1985 г. • 5. Петренко А. И. , Семенков О. И. Основы построения систем автоматизированного проектирования. Киев. : Высшая школа, 1985 г.
Лекция 1: Модуль 1 Основные понятия и терминология САПР. • 1. 1 Введение. Задачи, структура курса и основные требования. • Инженер – это специалист, умеющий претворять замыслы и потребности человека и общества в реальные проекты и изделия. Образы несуществующего изделия претворяются инженером в техническую документацию на основе проектирования (расчетов и конструирования) компонентов и изделия в целом • Проектирование и реализация проектов – основной вид деятельности инженера. • Инновационное проектирование – разработка нового, ранее не применявшегося объекта проектирования на уровне изобретения. • .
1. 2 Методология и терминология САПР Предмет «Основы автоматизированного проектирования» знакомит студентов с возможностями применения современных информационных. технологий в инженерной деятельности 1. 2 Методология и терминология САПР Проектирование – комплекс работ по исследованию, расчетам и конструированию с целью создания документации для изготовления проектируемого устройства (объекта проектирования: технологического процесса, машины, прибора) Автоматизированное проектирование осуществляется путем взаимодействия человека и компьютеров (ЭВМ). САПР – система автоматизированного проектирования, при котором весь процесс проектирования или его части осуществляются во взаимодействии человека – инженера с компьютерными системами. CAE/CAD/ CAM – Computer Aided Engineering/ Design/Manufacturing системы автоматизированного расчета, конструирования, изготовления
1. 3 Стадии проектирования и жизненного цикла ОП 1. 3 Стадии проектирования, изготовления и жизненного цикла объекта проектирования Последовательность или стадии проектирования во времени регламентируется ГОСТами межгосударственными стандартами (Рис. 1. 1)Предпроектные исследования (Preliminary - Feasibility study). Изучение патентной и научно-технической информации. Заключение о целесообразности проектирования нового объекта с учетом технической, экономической и маркетинговой целесообразности. 2)Техническое задание и техническое предложение Техническое задание. Разработка заказчиком во взаимодействии с исполнителем конкретных требований и параметров нужного объекта: назначение объекта, условия его эксплуатации, выходные параметры. Техническое предложение. Разработка исполнителем основных конструктивных концепций и параметров проектируемого объекта. Предварительные расчеты и схемный анализ.
Рис. 1. 1 Стадии проектирования, изготовления и жизненного цикла объекта техники
Стадии проектирования, изготовления и жизненного цикла ОП 3) Эскизный проект Составление структурных моделей и структурный анализ принципиальных схем механизмов и общего вида объекта проектирования. 4)Технический проект Проверка технической реализуемости объекта. Имитационное компьютерное моделирование. Анализ и синтез проектных решений. Разработка сборочных чертежей и общих видов механизмов. Назначение посадок. Назначение материалов. Расчеты кинематические, на прочность, жесткость, долговечность… 5)Рабочий проект Разработка рабочих чертежей деталей механизмов, анализ технологичности для изготовления. Назначение термообработки, шероховатости поверхности, требований по соосности, параллельности и перпендикулярности поверхностей деталей. Разработка программ ЧПУ для производственного оборудования.
Стадии проектирования и жизненного цикла ОП 6)Изготовление деталей в автоматизированном производстве на оборудовании с ЧПУ, контроль качества деталей. 7)Сборка и испытание опытного образца объекта проектирования. 8)Предложение потребителюям (внедрение) 9)Эксплуатация – техническое гарантийное и послегарантийное обслуживание у заказчика (потребителя) 10)Утилизация – защита окружающей среды, повторное использование отходов 11)Мониторинг – Системы ЧПУ, мониторинга, диагностики. Сбор информации о работе объекта и выработка предложений по его усовершенствованию: контроль, мониторинг, диагностика, определение трендов развития дефектов, безаварийное функционирование объекта проектирования
1. 4 Понятия о CALS – технологии 1. 3 Понятия о CALS – технологии CALS – Computer Acquisition and Life. Cycle Support – компьютерная разработка и сопровождение в течение жизненного цикла. CALS – технология – это технология комплексной компьютеризации всех сфер проектирования и промышленного производства. Предусматривается унификация и стандартизация проектной, технологической, производственной, маркетинговой и эксплуатационной документации промышленной продукции на всех ее этапах жизненного цикла. Возможность реализации виртуальных производств с распределением всех функций проектирования и изготовления в пространстве и времени среди многих организаций- соисполнителей
1. 5 Блочно-иерархический подход к проектированию
1. 6 Схема формализации процесса проектирования
САПР – единство двух составляющих Этапы проектирования – часть процесса проектирования, включающая описание объекта проектирования, относящееся к какомулибо иерархическому уровню: глобальному, функциональному, принципиальному (схеме). Проектная процедура – часть этапа, заканчивающаяся получением проектного решения. Проектная процедура состоит из проектных операций
Пример проектной процедуры и проектной операции Пример. Этап: Разработка принципиальной схемы устройства Проектная процедура - оформление чертежа Проектная операция – рисование компонентов схемы Замечание 1. Различие между автоматизированным и автоматическим проектированием, изготовлением и т. п. : Первое выполняется с участием человека, второе – без участия человека Замечание 2. САПР - это средство автоматизации проектирования плюс коллектив людей, работающих с этим средством, т. е САПР=средства + люди. (Рис. 1. 3) – система автоматизированного проектирования. . AUTOCAD, COMPAS – это средства создания чертежей в программных пакетах САПР.
1. 7 Параметры технических объектов и их классификация Для выражения свойств объекта проектирования используются параметры. Параметр объекта проектирования – это некоторая не изменяющаяся в процессе исследования величина, характеризующая свойство или состояние объекта проектирования. Классификация параметров вектор выходных параметров ………………Y вектор внутренних параметров………………. Х вектор внешних параметров ……………… Q Выходные параметры характеризуют объект проектирования с точки зрения качества проектирования, которое требуется достичь в результате проектирования (величины силы, энергии, скорости, частоты…). Внутренние – характеризуют свойства элементов объекта проектирования (технические характеристики, материал, энергоносители и т. п. ). Внешние – это параметры окружающей среды (температура, влажность, уровень вибраций …).
1. 8 Математические модели: классификация Математическая модель ( М М ) – это совокупность математических объектов и соотношений между ними, которые отражают свойства проектируемого объекта. Классификация М М По иерархическому уровню: микро, макро, мета уровни и, соответственно, модели. По назначению: функциональные (ФММ) и структурные (СММ) ФММ – отражают функции объекта проектирования, Например, ФММ КШМ – удельная сила должна превышать предел текучести деформирования металла - кинетическая энергия рабочих частей должна превышать работу пластического деформирования металла. СММ – состав объекта и связи между компонентами – принципиальные схемы конструкций: источник энергии - привод, передаточный механизм - исполнительный механизм, деформируемый металл…
Математические модели: классификация По способу описания : - аналитические модели (совокупность формул, уравнений); - алгоритмические модели – порядок работы устройства (применяются при имитационном моделировании); - табличные (матричные) модели; По способу получения: теоретические модели (расчетные); эмпирические модели (экспериментальные);
1. 9 Математические модели: методика разработки 1)Анализ предметной области. Использование информации о свойствах объекта проектирования; Например, в предметной области Обработка Металлов Давлением (ОМД): прокатка – непрерывные процессы, штамповка – дискретные процессы; Процессы: листовая штамповка, объемная штамповка, прокатка, волочение; Машины: прокатные станы, волочильные станы, прессы, молоты. 2)Выделение свойств, которые необходимо отразить в ММ: диссипативные (трение), упругие (сжимаемость), инерционные (масса, момент инерции). 3)Выбор или разработка структуры ММ. Структура ММ выражается либо в виде схемы, либо в виде уравнений. 4)Идентификация ММ: ввод конкретных значений численных параметров модели. 5)Проверка адекватности разрабатываемой модели – диапазона значений изменения параметров, при которых модель дает правильные результаты, адекватные реальности. Экспериментальная проверка и доказательство адекватности ММ является обязательным требованием в технике. Адекватность – соответствие реальности.
1. 8. Вопросы для самоподготовки 1. 10. Вопросы для самоподготовки 1) В чем состоят задачи дисциплины 2) Из каких стадий состоит процесс проектирования ОП 3) Из каких этапов состоит жизненный цикл ОП 4) Блочно-иерархический подход к ОП 5) В чем состоит сущность CALS – технологии 6) Параметры объекта проектирования 7) Формализация процесса САПР: проектные процедуры и операции 8) Уровни и назначения математических моделей 9) В чем состоит методика разработки математических моделей
ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ (ОСНОВЫ САПР) План лекции 1 - Введение. Задачи, структура курса и основные требования - Методология и терминология САПР - Стадии проектирования, изготовления и жизненного цикла объекта проектирования - Понятия о CALS – технологии - Блочно-иерархический подход к проектированию - Параметры технических объектов - Математические модели
Скачать презентацию ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВЫ САПР Блочно-модульная структура курса
ОАП ЛЕКЦИЯ 1. 12.ppt