ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

БК Автоматизированные системы управления и кибернетика

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Применение САПР в инженерных расчетах

E-mail Печать PDF

Пилипенко А.В.

Важную роль на протяжении всей учебы в техническом вузе играют многочисленные задания и учебные проекты с большим объемом вычисли-тельной работы. Поэтому значительные усилия в области компьютеризации учебного процесса в техническом вузе направляются на автоматизацию трудоемких или, как их иногда называют, "рутинных" учебных работ. Чаще всего компьютерную поддержку учебного процесса в технических дисциплинах осуществляют с помощью САПР.
В последние годы процессу внедрения САПР уделяется большое внимание со стороны промышленных предприятий, многие из которых еще находятся в стадии выбора средств автоматизации инженерно-технических работ, а некоторые уже приступили к активному освоению приобретенных интегрированных САПР.
Учитывая эти обстоятельства, использование САПР в учебном процессе в настоящий момент должно являться неотъемлемой частью подготовки современных инженеров, а знания в этой области уже сегодня выступают одним из критериев конкурентоспособности выпускников технических вузов на рынке труда.
Система автоматизации проектных работ (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) — организационно-техническая система, предназначенная для выполнения проектной деятельности с применением вычислительной техники, позволяющая создавать конструкторскую и/или технологическую документацию. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия (твердотельных, трехмерных, составных), а также генерацию чертежей изделия и их сопровождение. Следует отметить, что русский термин «САПР» по отношению к промышленным системам имеет более широкое толкование, чем «CAD» — он включает в себя как CAD, так и элементы CAM (Computer-aided manufacturing), а иногда и элементы CAE (Computer-aided engineering).
Основными компонентами САПР являются:
• Математическое обеспечение САПР — математические модели, методики и способы их получения;
• Лингвистическое обеспечение САПР;
• Техническое обеспечение САПР — устройства ввода, обработки и вывода данных, средства поддержки архива проектных решений, устройства передачи данных;
• Информационное обеспечение САПР — информационная база САПР, автоматизированные банки данных, системы управления базами данных (СУБД);
• Программное обеспечение САПР;
• Программные компоненты САПР (примером может служить Геометрический решатель САПР);
• Методическое обеспечение;
• Организационное обеспечение;
В качестве примеров САПР можно привести следующие программы:
AutoCAD — 2-х и 3-х мерная система автоматизированного проектирования и черчения компании Autodesk. Семейство продуктов AutoCAD является одним из наиболее распространённых САПР в мире. Компания Autodesk занимается разработкой системы автоматизированного проектирования AutoCAD более 20-ти лет. За это время были созданы тысячи дополнений и специализированные решения от сторонних фирм и самой компании Autodesk. На данный момент в мире насчитывается около шести миллионов

пользователей AutoCAD.


рис. 1 Пример моделирования в AutoCAD.


Bocad-3D— одна из первых 3D-CAD программ для проектирования металлоконструкций.
Данная система проектирования позволяет конструктору в кратчайшие сроки и с большой точностью выполнять очень сложные проекты зданий и сооружений. После создания 3D-модели, простановка номеров позиций, создание чертежей и спецификаций происходит в автоматическом режиме, что уменьшает количество ошибок при получении конечного результата. Большое количество интерфейсов позволяет передавать данные из программы в другие приложения (DXF(2D&3D), DWG, DBF, XML, PDMS, SDNF, SDS/2.. и т. д.) Интерфейс DSTV предоставляет пользователям возможность получения файлов для станков ЧПУ.
Cadmech Cadmech — САПР компании Intermech, система, значительно расширяющая возможности AutoCAD в области проектирования маши-ностроительных чертежей. Cadmech ускоряет проектирование по сравнению с «чистым» AutoCAD в несколько раз и сокращает сроки освоения AutoCAD до 2-3 дней. Cadmech создан совместными усилиями конструкторов и программистов, поэтому максимально учитывает специфику работы конструктора-механика.
Electric Electric VLSI Design System — САПР, используемая для разработки электрических схем и проектирования топологии печатных плат. Помимо прочего, это удобный инструмент для использования языков описания аппаратуры, таких как VHDL и Verilog.
Electric являлся open-source проектом в течение многих лет, и сейчас он легко доступен через FSF (Free Software Foundation).
Electric VLSI — система автоматизированного проектирования сверхбольших интегральных схем (СБИС). При помощи Electric можно разрабатывать интегральные МОП и биполярные схемы, печатные платы или схемы любого типа. Electric имеет множество стилей редактирования, включающих планирование, схематику, иллюстрации, архитектурное проектирование. Electric может взаимодействовать с различными специфи-кациями и форматами файлов как VHDL, CIF, GDS II. Наиболее ценная встроенная в Electric возможность — это система привязок, которая даёт возможность осуществлять проектирование сверху вниз с соблюдением целостности всех соединений.
SolidWorks — продукт компании SolidWorks Corporation, программа предназначенная для трехмерного проектирования САПР и работает под управлением Microsoft Windows. Разработана как альтернатива для двухмерных программ САПР. Приобрела популярность благодаря про-стому интерфейсу. Программа появилась в 1993 году и составила конкуренцию таким продуктам как AutoCAD и Autodesk Mechanical Desktop, SDRC I-DEAS (сегодня Unigraphics NX) и Pro/ENGINEER. Главная задача программы — предоставить пользователю мощность трехмерной САПР системы по цене системы двухмерного САПР.



Рис. 2 Пример моделирования в SolidWorks.
Система КОМПАС разработана российской компанией АСКОН. Существует в двух версиях: КОМПАС-График и КОМПАС-3D, соответст-венно предназначенных для плоского черчения и трехмерного проектирования.
КОМПАС-График может использоваться как полностью интегрированный в КОМПАС-3D модуль работы с чертежами и эскизами, так и в качестве самостоятельного продукта, полностью закрывающего задачи 2D-проектирования и выпуска документации. Система ориентирована на полную поддержку стандартов ЕСКД. КОМПАС-График автоматически генерирует ассоциативные виды трехмерных моделей (в том числе разрезы, сечения, местные разрезы, местные виды, виды по стрелке, виды с разрывом). Все они ассоциированы с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения на чертеже. Стандартные виды автоматически строятся в проекционной связи. Данные в основной надписи чертежа (обозначение, наименование, масса) синхронизируются с данными из трехмерной модели. Существует большое количество дополнительных библиотек к системе КОМПАС, автоматизи-рующих различные специализированные задачи.

Рис.3 Пример 3D моделирования в системе Компас(Вал-шестерня).


Рис.4 Пример 2D моделирования в системе Компас
(Редуктор- сборочный чертеж).

FreeCAD от Aik-Siong Koh (A-S. Koh) В среде специалистов ряда отраслей известна проблема создания полноценной САПР в рамках open source, и хотя FreeCAD на момент последнего редактирования данной статьи ещё не является кадидатом на такую «полноценность», этот продукт может рассматриваться как одна из попыток созания базы для решения этой проблемы. Разработчик FreeCAD Юрген Райгель, работающий в кор-порации DaimlerCrisler, позиционирует свою программу как первый бесплатный инструмент проектирования механики (сравнивая свой продукт с такими развитыми несвободными системами как CATIA версий 4 и 5, SolidWorks), созданный на основе библиотеки Open CASCADE. APM WinMachine - CAD/CAE система автоматизированного расчета и проектирования механического оборудования и конструкций.
В системе APM WinMachine, проводятся проверочные расчеты: зубчатых колес, червячных передач, подшипников. А так же выполняется расчет критических частот вала.

Рис.5 Пример расчета в системе APM WinMachine.
Имеющиеся в системе APM WinMachine возможности инструментального обеспечения позволяют решать обширный круг прикладных задач:
• Проектировать механическое оборудование и его элементы с использованием инженерных методик;
• Проводить анализ напряженно-деформированного состояния (с использованием метода конечных элементов) трехмерных объектов любой сложности при произвольном закреплении, статическом или динамическом нагружении;
• Создавать конструкторскую документацию в соответствии с ЕСКД;
• Использовать при проектировании поставляемые базы данных стандартных изделий и материалов, а также создавать свои собственные базы под конкретные направления деятельности предприятия.
Продукт T-FLEX CAD — полнофункциональная система автоматизированного проектирования, обладающая современными средствами разработки проектов любой сложности. Система объединяет параметрические возможности трехмерного моделирования со средствами создания и оформления конструкторской документации. T-FLEX CAD разработан российской компанией Топ Системы.
Для создания продуктов конструкторской деятельности компания Топ Системы предлагает пять систем, которые позволяют охватить различные уровни автоматизации конструкторских работ различных подразделений предприятия:
T-FLEX CAD LT — автоматизация черчения
T-FLEX CAD 2D — автоматизация проектирования
T-FLEX CAD 3D SE — подготовка чертежей по 3D моделям
T-FLEX CAD 3D — трехмерное моделирование
T-FLEX CAD Viewer — бесплатная программа для просмотра и печати 2D чертежей T-FLEX.
Российский программный комплекс T-FLEX— набор современных программных средств для решения задач технической подготовки производства любой сложности в различных отраслях промышленности. Комплекс объединяет системы для конструкторского и технологического проектирования, модули подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ и инженерных расчетов. Все программы комплекса функционируют на единой информационной платформе системы технического документооборота и ведения состава изделий.
При работе с САПР обучаемый уясняет задачу и разрабатывает варианты ее решения: генерирует проекты в проектно-конструкторских задачах, выдвигает гипотезы в исследовании. Здесь же выбираются математическая модель объекта или процесса и соответствующая программа из пакета, готовятся исходные данные для расчета. Этот этап очень важен с точки зрения инженерной подготовки. Он позволяет обучаемому применить накопленные ранее знания, проявить творческие способности и интуицию.
Таким образом, потенциал САПР заключается в возможности изучать свойства различных объектов и процессов с помощью математического и графического моделирования и вычислительных экспериментов.
Кроме того, такие факторы производства, как усложнение процесса проектирования в связи с высокой сменяемостью объектов проектирова-ния, необходимость сокращения сроков подготовки производства к выпуску новых изделий при одновременном повышении качества изделий и снижении их себестоимости, резкий рост стоимости исправления ошибок конструирования при их обнаружении на более поздних стадиях требуют внедрения САПР (CAD/CAM/CAE-систем).


 

 

Поиск по сайту

Голосование

Какую среду программирования вы используете чаще всего?
 

Посетители