Системный подход к проектированию (стр. 2 из 3)

1.3 Моделирование динамических процессов механических систем

Цель: Исследование механических систем.

Задание: Построить эквивалентную схему для рисунка 1, исследовать процессы функционирования системы и рассчитать коэффициент динамичности.

Входные параметры:

m₁=1500 кг; m₂=m₃=m₄=m₅= 1000кг;

m₆=m₇= 500кг; l₁=0,8 м;

S₁= 0,006 м²; E₁= 2*10⁵ Н/м;

l₂= 1,2 м; S₂= 0,005 м²;

E₂= 2*10⁴ Н/м; F= 200H.

Рисунок 1.1 - Механическая схема

Рисунок 1.2 - Эквивалентная схема

Расчет коэффициента динамичности:

Кд _UP6 =

Кд _UP1 =

2. Техническое задание

2.1 Общие сведения

2.1.1 Наименование проекта и условные обозначения

Проектированию подлежит автоматизированная система расчета напряженно-деформированного состояния ферменных конструкций, именуемая в дальнейшем "АС".

2.1.2 Заказчик и разработчик

Заказчиком АС является кафедра Системы автоматизированного проектирования Карагандинского государственного технического университета. Разработчиком АС является студент группы ВТ-05-6, факультета информационных технологий Карагандинского государственного технического университета, Галимова Марьяна Игоревна.

2.1.3 Сроки выполнения работ

Начало работ по созданию АС 1.02.2009г.

Окончание работ - 30.04.2009 г.

2.1.4 Обоснование разработки

Основанием для проведения работ по созданию АС является приказ на дипломное проектирование ___________________________, утвержденный согласно учебному плану кафедры Системы автоматизированного проектирования по специальности 050704 "Вычислительная техника и программное обеспечение".

2.2 Назначение и цели создания системы

2.2.1 Назначение системы

Разрабатываемая АС предназначена для:

автоматизированного расчета напряженно-деформированного состояния ферменных конструкций;

построения модели ферменной конструкции;

хранения информации о расчетной схеме ферм;

проведения конечно-элементного анализа;

построения эпюр напряжений и деформаций;

поиска оптимального решения задачи;

анализа полученных результатов и подбора рекомендаций;

выдачи необходимых результатов расчета.

2.2.2 Цели создания системы

Цели создания АС:

повышение производительности работы инженера, занимающегося расчетом ферменных конструкций;

уменьшение затрат времени проектирования;

увеличение эффективности труда;

снижение вероятности появления ошибок при расчетах;

повышение точности расчетов;

снижение коммерческих потерь;

организация учебного процесса кафедры САПР.

2.2.3 Критерии эффективности функционирования системы

Критерием эффективности функционирования АС является отношение эффективности, получаемой от повышения производительности труда инженера-проектировщика, степень экономии рабочего времени, снижение ошибок в работе и формирование эпюр напряжений и деформаций.

2.3 Характеристика процессов проектирования

Объектом проектирования является процесс расчета напряженно-деформированного состояния ферменных конструкций.

Автоматизации подлежат следующие процедуры:

построение модели ферменной конструкции;

расчет напряженно-деформированного состояния ферм;

составление расчетной схемы;

оформление и вывод на экран результатов расчета.

2.4 Требования к системе

2.4.1 Общие требования

Система должна состоять из интерфейсного модуля и набора модулей для решения каждой из задач проектирования.

Связь для информационного обмена между подсистемами будет обеспечивать интерфейсный модуль.

АС должна обеспечивать создание командного файла, выполняющего построение и анализ модели исследования, и его перенос в ANSYS.

Вывод результатов проектирования и анализа должен производиться в виде стандартной проектной документации. При этом должно обеспечиваться представлении выходной расчетной информации в текстовом (файл результатов расчета и таблицы с дополнительной информацией анализа) и графическом (эскиз модели, эпюры распределения нагрузок и прочие диаграммы) виде. Должны быть автоматизированы промежуточные стадии проектирования, такие как:

вычисление констант, используемых при описании физических свойств модели;

построение исследуемой модели;

построение геометрической модели;

построение дискретной модели;

передача исходных данных расчета системе ANSYS в виде командного файла;

проведение конечно-элементного анализа;

поиск оптимального решения задачи;

выбор формы представления результирующих данных;

документооборот между системами ANSYS и АС, необходимый для переноса результатов анализа и оптимизации с наименьшим участием проектировщика.

2.4.2Требования к видам обеспечения

2.4.2.1 Требования к информационному обеспечению

При разработке АС необходимо выполнить следующие требования к информационному обеспечению:

при разработке структуры информационных потоков должно быть обеспечено получение целостной, неизбыточной, достоверной, непротиворечивой информации об объекте анализа для получения корректного решения;

система должна обеспечивать контроль правильности ввода исходных данных;

АС должна иметь диалоговый и пакетный человеко-машинный интерфейс;

разработать концептуальную, логическую и физическую модели данных и потоков информации для новой схемы проектирования;

связь для информационного обмена между подсистемами должен обеспечивать интерфейсный модуль;

АС должна подготавливать исходные данные для расчета в стандартном для системы ANSYS виде.

2.4.2.2 Требования к математическому обеспечению

Математическое обеспечение должно удовлетворять следующим требованиям:

адекватность данных;

точность;

экономичность, которая характеризуется затратами машинного времени и памяти.

Математическое обеспечение должно содержать:

математическую модель объектов проектирования;

обоснование выбора методов проектирования;

алгоритм выполнения расчетов.

2.4.2.3 Требования к лингвистическому обеспечению

2.4.2.3.1 Требования к языку программирования

Язык программирования, на котором будет разрабатываться АС, должен быть языком высокого уровня, а также поддерживать объектно-ориентированную модель данных и обеспечивать получение выполняемого модуля для выбранной операционной системы.

Кроме того, язык программирования должен удовлетворять следующим требованиям:

удобство использования, т.е. затраты времени программиста на освоения языка и главным образом на написание программ на этом языке;

универсальность, т.е. возможность использования языка для описания разнообразных алгоритмов, характерных для программного обеспечения САПР;

эффективность объектных программ, которая оценивается свойствами используемого транслятора, который, в свою очередь, зависит от свойств языка.

2.4.2.3.2 Требования к входным, выходным и промежуточным языкам

Входным языком являются формы для ввода информации о форме конструкции, о базовых размерах, о типе элемента, а также о свойствах используемого материала. Данные вводятся с клавиатуры.

Входной язык должен:

обеспечить ввод исходных данных;

обеспечивать удобочитаемость и компактность описаний;

должен быть простым в использовании.

Промежуточным языком является командный текстовый файл, который передает исходные данные расчета системе ANSYS.

Выходным языком являются результаты расчетов, которые представляются как в виде графической информации, т.е. эпюр, так и в виде текстовой информации, т.е. числовые данные.

Выходной язык должен:

в наглядной форме предоставлять данные решения задач;

обеспечивать соответствие результатов проектирования требованиям задачи.

2.4.2.4 Требования к программному обеспечению

2.4.2.4.1 Требования к общесистемному программному обеспечению

Общесистемное программное обеспечение должно обеспечивать функционирование базового и прикладного программного обеспечений системы. В качестве общесистемного программного обеспечения используется операционная система Microsoft Windows XP Professional, так как она является на данный момент более распространенной.

2.4.2.4.2 Требования к базовому программному обеспечению

Базовое программное обеспечение должно удовлетворять следующим требованиям:

универсальность;

возможность использования ПК ANSYS 8.0/9.0;

поддержка языком программирования объектно-ориентированного

подхода к программированию;

наличие для языка программирования компилятора для выбранного

общесистемного программного обеспечения.

2.4.2.4.3 Требования к прикладному программному обеспечению

Основные требования к прикладному программному обеспечению:

обеспечить модульную структуру системы;

обеспечить приемлемый уровень быстродействия системы;

разработать руководство программиста по созданию АС;