Разработка средств поддержки и сопровождения CAE-систем при концептуальном проектировании металлорежущих станков

• Автор: Каменев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 211 с. : ил.

Содержание
Введение.

1 Состояние вопроса и постановка задач.

1.1 Актуальность применения САЕтехнологий в промышленности

1.2 Проблемы использования САЕсистем.

1.3 Инженерный анализ в станкостроении

1.4 Постановка цели и задач работы

2 Математические модели стыков элементов НСС

2.1 Математическая модель для расчета параметров жесткости стыков

2.2 Алгоритм формирования модели стыка

2.3 Математическая модель для расчета параметров демпфирования стыков

3 Инженерный анализ шпиндельных узлов в САЕсистеме АУБ
3.1 Математическое описание модели шпиндельного узла
3.2 Анализ статической жесткости
3.3 Анализ динамических характеристик.
3.3.1 Определение собственных частот колебаний
3.3.2 Анализ динамических характеристик.
3.4 Методика создания программного средства в среде САЕсистемы.
3.5 Апробация разработанною программного средства.
4 Методика моделирования несущих систем станков.
4.1 Обоснование выбора типа расчетной модели
4.1.1 Статический анализ деталей
4.1.2 Определение собственных частот и форм колебаний деталей.
4.2 Математическое описание модели несущей системы
4.3 Методика автоматизированного построения модели несущей системы станка
4.3.1 Структура сценария, реализующего модель базовой детали.
4.3.2 Структура сценария, реализующего модель стыка
4.3.3 Структура сценария, реализующего модель привода
4.3.4 Процедура формирования модели несущей системы станка.
5 Исследование статических и динамических характеристик в рабочем пространстве станка
5.1 Анализ результатов натурных и вычислительных экспериментов
5.2 Анализ изменения характеристик несущей системы в рабочем пространстве станка.
5.2.1 Анализ изменения статической жесткости в рабочем пространстве станка..
5.2.2 Анализ изменения динамических характеристик в рабочем просзранстве станка
5.2.3 Выводы по результатам анализа
Основные результаты и выводы работы
Список использованных источников


Второй путь может быть сформулирован как автоматизация процесса подготовки расчетных моделей за счет использования специализированных средств поддержки и сопровождения CAE-систем, что позволяет значительно сократить время подготовки модели и снизить минимальные требования к квалификации расчетчика. В качестве примера первого пути решения может быть названа технология, разработанная компанией Procision Anaysis, которая в корне изменяет отношения между геометрической и расчетной моделью []. МТТМ работает непосредственно с точной твердотельной геометрией модели, созданной конструктором, независимо от ее сложности и не требует ее идеализации. МТТМ основан на математических методах, разработанных одним из создателей Procision Виктором Алановичем еще в году. Ранее он работал специалистом по расчетам и использовал методы инженерного анализа, включая МКЭ, для расчета различных конструкций. МТТМ стал основой программного продукта Procision, выпускаемого Procision Analysis. Вышедшая в свет в году, программа полностью работает в среде CAD/CAM/CAE-системы Pro/ENGINEER. Полностью интегрированный в Pro/ENGINEER, Procision позволяет легко проводить анализ на любой стадии разработки изделий, обеспечивая их высокое качество, значительное сокращение сроков разработок и экономию денежных средств. Кроме того, применяя знакомый им пользовательский интерфейс Pro/ENGINEER, инженеры-конструкторы могут всего за несколько часов научиться использовать Procision, не тратя недель, а то и месяцев, необходимых для изучения большинства МКЭ-программ. Еще одно преимущество Procision заключается в том, что сложные поверхности и переходы, скругления, мелкие детали точной модели, созданной конструктором, которые часто вызывают проблемы при построении сетки конечных элементов в традиционных МКЭ-программах, могут быть оставлены на своем месте. Поскольку в Procision не требуется создание конечно-элементной сетки, пользователи не сталкиваются с типичными для традиционных МКЭ-программ проблемами сеток. К тому же, в отличие от традиционных инструментов анализа, Procision может эффективно анализировать как тонкостенные, так и монолитные детали, одновременно присутствующие в одной модели. Основной принцип работы программы заключается в следующем. Pro/ENGINEER на компактные части. Части, полученные в результате такого разбиения, в отличие от конечных элементов, могут иметь любую топологию и не сводятся к простым формам. Геометрия модели должна быть разделена на части только для того, чтобы облегчить описание полей деформации или температур в каждой из частей. Разделение модели просто уменьшает сложность используемых для решения задачи систем уравнений. Благодаря обратной связи в Procision, пользователь получает необходимую информацию о том, в каком месте исходной модели необходимо осуществить дополнительное разбиение. Модель, имеющая относительно простую геометрию, вообще не требует никакого разбиения. Таким образом, избежав необходимости упрощать геометрию точной CAD-модели и строить сетку конечных элементов для создания расчетной модели, удается значительно (на 1-2 порядка) повысить скорость расчета. В настоящее время Procision позволяет производить следующие расчеты: линейно-статической прочности; собственных частот и форм колебаний; определения динамического отклика на импульс, гармонического колебания и случайного воздействия; стационарной теплопроводности. После того как Procision получает решение, он может вычислять и показывать результаты расчета для любой точки на поверхности или внутри модели. Таким образом, Procision устраняет главные ограничения традиционного MIO-анализа посредством использования современных математических методов, а не за счет использования мощных вычислительных средств или программных технологий. Компании, внедрившие Procision, утверждают, что инвестиции в его приобретение обычно окупаются уже в течение первого проекта, в котором он используется. При рассмотрении второго пути решения поставленной проблемы на основе использования средств поддержки и сопровождения CAE-систем для автоматизации инженерной деятельности следует привести следующие данные.