ИНФОРМАЦИОННО-ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ В СОВРЕМЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

 

Колесников П.Г. (ФГБОУ ВПО «СибГТУ», г. Красноярск, РФ)

Моисеев Г.Д. (ФГБОУ ВПО «БГИТА», г. Брянск, РФ)

 

Рассмотрена концепция инженерного анализа в современном производстве машиностроительных изделий

In modern production engineering products were reversed concept of engineering analysis

 

Ключевые слова: инженерный анализ

Keywords: engineering analysis

 

В процессе конструирования создаются изделия, которые должны отвечать требованиям условий эксплуатации (нагрузкам, устойчивости, вибрациям, комфорта, экономичности и др.).

Инженерный анализ с применением современных информационных PLM (Product  Lifecycle  Management – управление жизненным циклом изделия) технологий открывает возможность проводить фактическую оценку и оптимизацию параметров и поведения изделия, сократить потребность в физических прототипах, минимизировать количество ошибок проектирования, улучшить качество продукта, понизить стоимость разработки.

В современном мире существует большое разнообразие систем проектирования и анализа CAD и CAE. На рисунке 1 показана интеграция современных систем CAD/CAE в процессе проектирования.

 

Рисунок 1* – Интеграция CAD/CAE в проектировании

 

Разработка трехмерной параметрической модели изделия с применением CAD технологий дает возможность выполнять широкий спектр различных видов анализа в CAE системах, в том числе конечно-элементный анализ, основными этапами которого являются:

·          Пре-процессорная подготовка задачи:

-     подготовка расчетной модели изделия;

-     построение сеточной модели;

-     контроль качества сетки;

-    формирование граничных условий и нагрузок;

·          Решение поставленной задачи;

·          Пост-процессорная обработка и       анализ результатов расчетов;

·          Подготовка отчета.

Результатом анализа объектов методом конечно-элементного анализа могут быть:

·          Эпюры, таблицы, графики;

·           Контурные и векторные представления;

·           Изоповерхности, изолинии;

·           История нагружения;

·           Сечения и разрезы;

·           Анимации.

       

 

Рисунок 2*- Примеры выполнения трехмерных моделей объектов и построения сетки конечных элементов

 

Объективные причины широкого внедрения CAE в производство - быстрый рост вычислительной мощности компьютеров и признание роли компьютерного моделирования для повышения качества продукции, ускорения выпуска новых изделий и снижения затрат на разработку. В течение длительного времени предприятия скептически относились к системам CAE, считая результаты традиционных методик расчета более точными. Тем не менее, растёт число проектов, обязанных своим успехом применению CAE, а у производственников расширяется опыт работы с новыми технологиями. Кроме того, CAE-продукты становятся удобнее в эксплуатации. Огромное значение имеет и то, что совершенствование аналитического программного обеспечения сопровождается снижением стоимости и повышением доступности высокопроизводительных компьютеров, так как инженерные расчёты требуют большой вычислительной мощности. Раньше для них были нужны мощные серверы и специализированные рабочие станции, а теперь достаточно настольных персональных компьютеров. Более того, те расчёты, которые прежде требовали нескольких дней или недель, теперь выполняются за пару часов.

Ведущим игроком в мире PLM технологий является французская компания Dassault  Systemes (DS), предлагающая пакет CATIA ver5. Концепция современного рынка CAD/CAE  систем, реализуемая DS, предполагает привлечение большого числа партнеров – разработчиков CAE продуктов, охватывающих всевозможные стороны инженерного анализа и интеграция этих продуктов в пакет CATIA v5. Так пакет ABAQUS, стороннего разработчика, обеспечивает возможность проведения анализа машиностроительных изделий (статика, динамика, собственные  частоты и др.), включая контакты типа поверхность – поверхность; продукт TEA Thermal позволяет конструкторам и специалистам в области теплообмена использовать возможности генерации и ассоциативности CATIA v5 для легкого прогнозирования тепловых явлений.      Программное обеспечение фирмы Fluent дополняет  пакет решений имитационного моделирования CATIA v5 и обеспечивает пользователей методами симуляции течения жидкости внутри среды  CATIA v5.

Реализованная DS концепция позволила использовать пакет CATIA v5 в подавляющем большинстве сфер производственной деятельности и обеспечить конструкторов и технологов различных производств всеми необходимыми инструментами для быстрого, качественного и экономически эффективного проектирования изделий.

 

*Рисунки предоставлены Центром «Каскад» МГТУ им. Н.Э.Баумана

 

Список использованных источников

1.      Кузьмик П.К. Системы автоматизированного проектирования: Учеб.пособие для техн.вузов. Кн.5: Автоматизация функционального проектирования. Минск: Высш.шк., 1987. – 139с.