WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 |

При проведении исследований с помощью EULER пользователь может наблюдать движение механической системы в нескольких видах. Он может также получать данные об ускорениях, скоростях, расстояниях, углах и силах, возникающих в механической системе в процессе движения. Программный комплекс позволяет выводить эти характеристики в виде графиков, таблиц или числовых значений. Силы, действующие в механической системе, могут отображаться в виде векторов. Эти векторы могут включаться в графическое представление механизма, т.е. выводиться вместе с изображением внешнего вида ММС.

Области применения EULER ничем не ограничены. Например, в автомобиле- и тракторостроении это могут быть:

- исследование динамики движения различных типов автомобилей: легковых, грузовых, с прицепами, со всеми поворотными колесами, с любыми типами подвесок и приводов и т.д. – для оценки характеристик устойчивости и управляемости и определения силовых нагрузок в узлах и агрегатах;

- автономные исследования кинематики и динамики различных узлов и агрегатов автомобиля: механизмов подвески, рулевого управления, открывания капота и т.д.

В примере, показанном на рис. 16.1, в процессе моделирования определяются характеристики динамического воздействия в зоне нахождения водителя и нагрузки, возникающие в узлах конструкции автомобиля.

Рис. 16.1 Моделирование критических режимов эксплуатации автомобиля При моделировании динамического поведения автомобилей с различными типами подвесок (рис. 16.2) проводится исследование динамических характеристик плавности хода. Рассматриваются традиционная зависимая рессорная и независимая рычажная подвески колес, различное число осей автомобиля. Моделируется прямолинейное пространственное движение автомобиля по дороге с неровностями. Задаются как одинаковые, так и различные неровности под правыми и левыми колесами. Варьируются давление воздуха в шинах и скорость движения. В процессе моделирования определяются динамические воздействия в зоне нахождения водителя.

Рис. 16.2 Моделирование динамики автомобилей с различными типами подвесок Программный комплекс EULER предназначен для инженеровмехаников, занимающихся проектированием, анализом или испытаниями механических систем в самых различных областях. Знание программирования и специальная математическая подготовка для работы с EULER не требуются.

16.2 Информационное обеспечение комплекса Программный комплекс имеет развитое информационное обеспечение, позволяющее в короткое время освоить практические приемы работы с ним. Он включает учебник, выполненный в виде справочной системы; большое число примеров с предоставлением всех исходных файлов для воспроизведения полного цикла моделирования; обучающий курс, демонстрирующий практически все аспекты работы со средой моделирования.

Примеры доступного пользователю информационного обеспечения приведены на рис. 16.3–16.6.

Рис. 16.3 Пример анализа газораспределительного механизма ДВС Рис. 16.4 Пример анализа поршневой группы ДВС Рис. 16.5 Справочная система программного комплекса Рис. 16.6 Фрагмент обучающего курса комплекса EULER 16.3 Режимы работы, элементы интерфейса комплекса Программный комплекс обеспечивает работу в трех режимах:

режиме редактирования (визуального построения модели и задания свойств ее элементов), режиме анализа модели (исследования динамического поведения многокомпонентной механической системы) и режиме просмотра журнала проекта. При необходимости внесение корректив в модель может осуществляться в режиме анализа системы. При этом уравнения математической модели корректируются программным комплексом автоматически, не требуя вмешательства пользователя.

Журнал движения представляет собой специальный файл для записи результатов численного интегрирования траектории движения исследуемой ММС. Каждому журналу при создании присваивается имя (с расширением *.jou). Имя журнала не зависит от имени проекта исследуемой ММС. Журнал размещается в том же каталоге, что и исследуемый проект.

Новый журнал движения можно создать только для проекта, открытого в программном комплексе в режиме исследования. Помимо журнала, в том же каталоге автоматически создается файл с тем же именем, но с расширением *.sen. В этом файле сохраняются показания всех датчиков системы. Если показания датчиков не представляют интереса для пользователя, то после окончания записи журнала этот файл может быть удален.

При открытии уже существующего журнала движения считывается проект, по которому был создан журнал. Если в данный момент открыт другой проект, то он закрывается. Проект, послуживший основой для создания журнала, необходим для воспроизведения геометрии объектов исследуемой ММС. Этот проект переводится в режим исследования. Из журнала движения считывается информация о динамике движения системы. После этого пользователь может просматривать журнал. В демонстрационной версии работа с журналом не предусмотрена.

Интерфейс программного комплекса ориентирован на стандарт Windows, общие моменты интерфейса показаны на рис. 16.1– 16.6.

Для работы над проектом в EULER могут использоваться следующие типы основных окон (рис. 16.7):

1. Панель объектов – используется для указания типа объекта механической системы при создании и выборе объектов (справа в общем окне).

Рис. 16.7 Типы окон системы 2. Справочник проекта – применяется для просмотра, выбора, редактирования, удаления и других операций с объектами механической системы (слева в общем окне).

3. Вид проекта – служит для отображения внешнего вида механической системы (на стандартной панели).

4. Камера – применяется для отображения внешнего вида механической системы при наблюдении из заданной точки.

5. Редактор объектов – используется для создания и редактирования объектов механической системы. Окно открывается только в режиме редактирования проекта при создании нового объекта и при вызове команды «Редактирование объекта» в меню объекта.

6. Просмотр функций – служит для отображения объектов типа «функция» в виде графиков.

7. Текстовый редактор – используется для работы с текстовым файлом описания механической системы. Окно может быть открыто только в режиме редактирования проекта.

8. График датчиков – применяется для отображения характеристик движения механической системы (значений объектов типа «датчик») в виде графиков и таблиц. Окно может быть открыто только в режиме исследования проекта.

9. Значения датчиков – служит для отображения характеристик движения механической системы (значений объектов типа «датчик») в виде числовых значений. Окно может быть открыто только в режиме исследования проекта.

10. Окно сообщений – используется для просмотра сообщений, выдаваемых программным комплексом (под стандартной панелью).

Сообщения могут иметь тип: информация, предупреждение или ошибка.

Объектное меню дополняет приведенные в Справочнике проекта сведения об объекте и служит для изменения свойств объекта и получения о нем справочной информации. Для доступа к объектному меню выделяют объект или в окне Справочника, или в окне Вид проекта, после чего используют ПКМ (рис. 16.8).

Рис. 16.8 Объектное меню Объектное меню формируется программным комплексом в зависимости от типа объекта, параметров его создания, текущего режима и ряда других факторов. Поэтому у разных объектов список пунктов меню будет отличаться. Даже у одного и того же объекта в различные моменты времени состав меню может меняться.

Следует отметить, что практически во всех современных САПР окно Справочника именуется либо Менеджером проекта, либо Инспектором свойств. В этом случае необходимость использования дополнительного окна типа Объектное меню просто отсутствует.

16.4 Технология моделирования Схематично процесс моделирования в EULER можно разделить на следующие этапы:

- анализ исходной системы:

- формирование исходных данных и концепции модели;

- формирование геометрической модели;

- формирование динамической модели;

- автоматическое формирование математической модели;

- исследование системы.

Этап 1. Анализ исходной системы Объектом анализа, выполняемого с помощью EULER, служит техническая или иная структура, которую можно представить в виде ММС. Такая многокомпонентная механическая система должна существовать в виде, обеспечивающем предметное указание ее элементов, связей между ними, а также конкретных значений свойств элементов и связей.

Этап 2. Формирование исходных данных и концепции модели Данный этап процесса предшествует непосредственной работе с программным комплексом EULER (наличие этого этапа – обычное явление). Однако исследователь, создающий концепцию идеализированной модели, должен представлять себе возможности программного комплекса. От опыта исследователя и понимания степени влияния различных факторов на поведение исходной механической системы зависит правильный выбор между точностью создаваемой модели и сложностью ее описания.

Прежде всего пользователь должен решить, из каких звеньев будет состоять модель исходной механической системы и какими шарнирами эти звенья соединяются. Звенья – это тела, из которых образуется механическая система. Шарнир, или кинематический узел, представляет собой подвижное соединение нескольких звеньев.

В представленной версии EULER звенья могут быть только жесткими телами. Если при исследовании необходимо учесть возможность деформации некоторой целостной конструкции, например крыла самолета или рамы автомобиля, то эту конструкцию следует разделить на звенья. Звенья в общем случае могут связываться шарнирами и силовыми элементами.

Необходимо также разнести массы исходной системы по звеньям ее модели. Здесь следует учитывать, что максимально детальное разнесение масс (в предельном случае, когда каждое звено имеет ненулевое значение массы) повышает точность моделирования.

Однако при этом происходит усложнение модели и увеличивается время расчетов.

Типы шарниров в модели должны быть выбраны так, чтобы они обеспечивали все необходимые движения тел в исходной системе. В то же время следует избегать добавления ненужных для проводимого исследования шарниров и максимально сокращать количество звеньев. Программный комплекс EULER поддерживает широкую номенклатуру возможных типов шарниров. Их рациональный выбор облегчает решение данной задачи. Выполнение этих требований позволяет сократить общее время расчетов.

Далее для формирования идеализированной модели необходимо выделить все активные силы, влияющие на движение исходной системы. К ним относятся силы упругости пружин, демпфирующие силы амортизаторов, движущие силы и силы сопротивления движению, силы воздействия на звенья внешней среды. Все активные силы должны быть описаны в модели в виде силовых элементов. И для них необходимо подготовить соответствующие исходные данные.

При моделировании некоторых механических систем иногда требуется организовать управление ими в процессе движения.

Для моделирования каналов управления в EULER должны быть созданы датчики, приводы и программные движения. Датчики применяются для формирования и преобразования сигналов управления. Приводы создают управляющие силовые воздействия в модели механической системы. Программные движения используются для описания движения модели системы. Они, к примеру, могут определять изменение одного датчика в зависимости от другого в соответствии с заданной функцией – программой движения.

Этап 3. Формирование геометрической модели Геометрическая модель является основой построения динамической модели ММС, обеспечивает визуализацию механической системы. По ней в EULER рассчитываются массово-инерционные характеристики частей системы. Геометрические объекты используются для всех объектов динамической модели системы (элементов и связей).

Для создания геометрической модели применяются следующие типы объектов: точка (point), вектор (vector), узел (node), плоскость (plane), линия (line), поверхность (surface), тело (solid). Изображение частей (звеньев) механической системы в виде набора точек, линий или тел не является обязательным. Однако это очень удобно для формирования модели, особенно при проведении исследований, поскольку позволяет наблюдать процесс движения системы на экране.

Этап 4. Формирование динамической модели Описание динамической модели производится в понятных инженерных терминах. Для этого используются следующие типы объектов: звено (body), шарнир (joint), силовой элемент (force), привод (actuator), датчик (sensor), программное движение (motion), изменение механизма (reform), событие (event), условие состояния механизма (condition), гравитационное притяжение (gravity) и др. Разделение этапов 3 и 4 является условным, создание геометрических объектов может чередоваться с генерацией объектов динамического представления ММС.

Этап 5. Автоматическое формирование математической модели Формирование математической модели выполняется в EULER автоматически, без непосредственного участия пользователя.

Первоначально на этом этапе проводится топологический анализ структуры модели механической системы. В процессе его выполнения выявляются замкнутые кинематические цепи и формируются рабочие кинематические цепи. Затем на их основе генерируются системы уравнений. Определение кинематических цепей производится по результатам оптимизации расчетной схемы модели, что позволяет существенно уменьшить объем вычислений.

Далее генерируются системы уравнений, описывающих движение исследуемой системы. К этим уравнениям относятся:

- уравнения движения звеньев;

- уравнения кинематических связей системы (для замкнутых кинематических цепей);

- уравнения голономных и неголономных связей в шарнирах;

- уравнения программных движений (каналов управления).

Математическая модель представляет собой систему алгебраических и дифференциальных уравнений. Она формируется в нелинейной постановке с учетом больших перемещений звеньев.

Для всех характеристик, описывающих поведение, управление и силовые воздействия в математической модели, учитывается их нелинейная природа.

Этап 6. Исследование системы Под исследованием ММС понимается проведение расчетов, необходимых пользователю (рис.16.9). Во время исследований пользователь может наблюдать поведение механической системы в специальных интерфейсных окнах. В этих окнах выводится каркасное или реальное (с отсечением невидимых линий и полутоновой раскраской поверхностей) графическое представление системы. Одновременно с графическим представлением в окнах можно выводить графики и цифровые значения различных параметров движения механической системы. Для сохранения результатов исследования используются специальные файлы программного комплекса EULER, а также файлы различных форматов операционной системы Windows. Кроме того, изображения внешнего вида ММС и графики можно печатать на принтере.

Рис. 16.9 Панель задач анализа систем При исследованиях сложных механических систем следует производить проверку точности сформированной модели. Особенно это относится к тем типам систем, которые ранее пользователю моделировать не приходилось. Наиболее достоверную оценку точности модели можно получить при сравнении поведения реальной системы с результатами математического моделирования. Неудовлетворительная точность модели означает, что при составлении идеализированной модели пользователь пренебрег факторами, важными для описания поведения исходной системы, или слишком упростил модель. В этом случае необходимо модернизировать идеализированную модель. Важным достоинством программного комплекса EULER, проявляющимся в этой ситуации, является возможность расширять исследуемую модель. Благодаря этому исследователь может оперативно дополнять существующую модель с учетом новых факторов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Справочная система программного комплекса EULER.

2. Обучающий курс программного комплекса EULER.

Тема SolidWorks & Cosmos Обзор компьютерных систем моделирования. Стратегии компьютерного моделирования. Визуализация процесса моделирования.

17.1 Система твердотельного моделирования SolidWorks SolidWorks – это система гибридного параметрического моделирования (САПР), которая предназначена для проектирования деталей и сборок в трехмерном пространстве с возможностью проведения различных видов экспресс-анализа, а также оформления конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД.

Пример функционирования системы представлен на рис. 17.1.

Рис. 17.1 Сборка мобильного робота в SolidWorks Отличительными особенностями базового модуля SolidWorks с точки зрения моделирования являются:

- твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование;

Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.