Лешихина Е.И. Интерактивный обучающий курс для освоения

Авторы работы: Лешихина И.Е.,
Мальцева Е.Ю.
ИНТЕРАКТИВНЫЙ ОБУЧАЮЩИЙ КУРС ДЛЯ
ОСВОЕНИЯ ПОДСИСТЕМ ИНЖЕНЕРНОГО
АНАЛИЗА В СОВРЕМЕННЫХ САПР
докладчик– к.т.н., доцент
ЛЕШИХИНА И.Е
Кафедра Вычислительной техники
Направление –
«Информатика и Вычислительная
техника»
Специальность «Системы Автоматизированного
Проектирования»
Программа Компании PTC –
Parametric Technology Corporation (США),
мирового лидера в области разработки
CAD/CAM/CAE/PLM-решений,
по внедрению интегрированных технологий
проектирования в ведущие ВУЗ’ы мира.
МЭИ (кафедра ВТ) – участник этой программы.
Программа внедрения интегрированных
технологий проектирования в ВУЗ’ы
• Бесплатное предоставление учебных
лицензий системы Creo Parametric
(Pro/Engineer);
• МЭИ обновляет учебные лицензии ежегодно,
начиная с 2004 года;
• Возможность приобретения промышленной
версии Pro/ENGINEER для использования в
учебном процессе.
Академическая программа PTC – цели
 Помочь в разработке лучших программ обучения с фокусом на:
–
–
–
–
Науке;
Технологиях и конструировании;
Инженерном деле;
Математических знаниях.
 Вовлечь студентов в инженерную профессию и
мотивировать в дальнейшем продолжать карьеру в сфере
инженерных разработок.
 Сократить разрыв между образовательными программами
и требованиями реального сектора промышленности к
молодым кадрам.
Обучение.
Творчество.
Совместная работа.
PTC ACADEMIC PROGRAM
Успех.
Creo Parametric (Pro/E) – мощная система
твердотельного и поверхностного
параметрического моделирования.
Модули Creo Elements/Pro
• Creo Elements/Pro Foundation – Базовые модули CAD;
• Creo Elements/Pro Mechanism Design (MDX);
• Creo Elements/Pro Mechanism Dynamics (MDO);
• CAE Lite! Creo Elements/Pro MECHANICA (Structural Simulation);
• Creo Elements/Pro Sheetmetal Design;
• Creo Elements/Pro Design Animation;
• Creo Elements/Pro Advanced Rendering;
• CAM Lite! Creo Elements/Pro Expert Machinist (milling 2 ½ axis);
• Creo Elements/Pro Behavioral Modeling (BMX)/
PTC ACADEMIC PROGRAM
Creo Elements/Pro MECHANICA –
Structural Simulation
• Описание:
– Модуль включает мощные инструменты статистического структурированного
анализа деталей и сборок. Простая инструкция рассказывает о всех шагах,
необходимых для создание точного анализа.
• Возможности:
–
Руководство интерфейса через анализ установок на более простых моделях:
• Статический структурный анализ деталей и
сборок;
• Применение нагрузок и ограничений
(Перемещение, Точечная нагрузка, Давление,
Давление по участку);
• Достаточный функционал для получения
полного набора необходимых результатов:
– Анимация результатов.
–
–
Mechanica Solution Technology.
Полная нисходящая совместимость модели к основной Mechanica.
PTC ACADEMIC PROGRAM
Цели и задачи курса
«Геометрическое моделирование в САПР»
• Познакомить студентов с основными методами
создания геометрических моделей , используемых в
геометрических моделлерах современных САПР.
• Изучить алгоритмические и математические основы
методов построения геометрических моделей.
• Научиться на практике применять изученные
алгоритмы.
• Освоить основные методы построения геометрических
моделей средствами современных САПР.
• Познакомиться с математическими основами решения
задач инженерного анализа. Научиться пользоваться
средствами инженерного анализа современных САПР.
Структура теоретической части курса
«Геометрическое моделирование в САПР»
Общее представление
о подходах к созданию
геометрических
моделей
• Косвенное и прямое моделирование и редактирование.
Декларативный и процедурный подход к проектированию
• Параметрическое моделирование
• Особенности создания твердотельных и поверхностных
моделей
Математические
основы построения
отрезков прямых,
кривых и поверхностей
• Способы математического описания кривых и
поверхностей
• Сведения из дифференциальной геометрии кривых и
поверхностей
• Основные типы аппроксимирующих кривых
• Алгоритмы построения поверхностей по
кинематическому принципу
Алгоритмы создания
реалистических
изображений
• Проецирование
• Алгоритмы удаления невидимых поверхностей
• Закраска видимых поверхностей
Изучаемые типы аппроксимирующих
кривых, математические
основы их построения
Кубические сплайны
Нормализованные
кубические сплайны –
кривые Эрмита
В-сплайновые кривые
Кривые Безье
Рациональные Всплайновые кривые на
неравномерной сетке
параметризации NURBS
Основные способы построения
поверхностных моделей
Аналитические
поверхности
• Плоскости
• Квадратичные
поверхности
Поверхности, построенные
по точкам
• Полигональные сетки
• Билинейная поверхность
• Линейная и бикубическая
поверхность Кунса
• Поверхность Безье
• В-сплайновые
поверхности
• NURBS поверхности
• Треугольные поверхности
Поверхности, построенные
по кинематическому
принципу
• Поверхность вращения
• Поверхность соединения
• Заметающая поверхность
• Сложные sweep и lofting
поверхности
Описание с помощью
математических
выражений, с
использованием
матричных
преобразований
(аналогично
поверхности
вращения)
Сложные sweep и lofting
поверхности
Простые sweep
поверхности
Способы описания sweep и
lofting поверхностей
1. Использование
дополнительных
кривых при
построении
поверхности
2. Использование
числа сечений, больше
двух
3. Усложнение
алгоритма
перемещения вдоль
образующей кривой
Основные практические задания по
курсу «Геометрическое моделирование в САПР»,
выполняемые в рамках лабораторных работ
Построение эскизов(двумерных
моделей) средствами
Creo/Parametric
Создание и редактирование
твердотельных и поверхностных
моделей, сборок средствами
Creo/Parametric
Выполнение инженерных
расчетов средствами Creo
Elements/Pro MECHANICA
Creo Parametric (Pro/E).
Способы построения геометрических
моделей по кинематическому принципу
Extrude - простое
выдавливание профиля по
нормали
Blend – соединение двух
или более профилей с
заданным способом
сглаживания
Revolve – вращение
профиля вокруг оси
Swept Blend - смешивание
двух профилей вдоль
образующей
Sweep – перемещение
одного профиля вдоль
образующей
Variable Section Sweep –
протягивание профиля
вдоль образующей с
возможным изменением
профиля в плоскости
сечения
Creo Parametric (Pro/E).
Примеры геометрических
моделей, разрабатываемых
студентами на лабораторных
работах
Использование команд
Sweep, Extrude, Revolve
Использование команды
Blend и Extrude
Использование команд
Revolve и Extrude
Сборки
21
Инженерный анализ представляет собой комплекс испытаний,
предназначенных для определения способности моделируемого изделия
выдерживать проектные нагрузки и бесперебойно функционировать при
расчетных условиях эксплуатации.
CAE-системы (Computer-aided engineering) — это программные приложения,
которые позволяют смоделировать поведение исследуемого объекта в
реальных условиях эксплуатации с помощью расчетных методов, с целью
обнаружения ошибок или оптимизации производственных возможностей без
привлечения больших затрат времени и средств.
FEA- системы (Finite Elements Analysis) — CAE, использующие в качестве
численного анализа деталей и сборок Метод конечных элементов - МКЭ
22
Для
разработки
были
использованы:
• HTML;
•CSS;
•JavaScript
(библиотека jQuery).
За основу взят готовый
шаблон, написанный с помощью
Bootstrap v2.3.2, который был
доработан в соответствии с
нуждами обучающего курса.
23
24
Теоретическая часть
обучающего курса
Системы CAE
Дискретизация
Алгеброизация
Метод МКЭ
Граничные условия
Ошибки МКЭ
Задание
материала
Примеры
применения FEA
Типы конечных
элементов
Практическая часть
обучающего курса
• Предметная область – монолитное
строительство.
Разработка модели
опалубки «ГАММА»
в Creo/Parametric (Pro/E)
Этапы выполнения
инженерного анализа опалубки
серии «ГАММА» в
Анализ корректности сборки –
проверка отсутствия
зазоров между деталями
Запуск приложения
Создание материала
Задание поверхностей
(в случае тонкостенных деталей)
33
Создание сетки
Задание нагрузки
при равномерном давлении
Задание закреплений
Выполнение анализа
Просмотр результатов анализа –
«Напряжение»
Просмотр результатов
анализа – «Перемещение»
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
По всем интересующим вопросам
можно обращаться к автору
доклада лично или по электронному
адресу LIY56@mail.ru