3.6 Ознакомление с инженерными программами на примере ProEngineer
3.6.1 Общая теоретическая часть
Программный продукт Pro\ENGINEER - широко распространенный в России комплекс САПР. Возможно, это связано с тем, что создан он американской корпорацией PARAMETRIC TECHNOLOGY CORPORATION (PTC), основанной русским эмигрантом Самуилом Гейсбергом в 1985 году. Этой корпорации также принадлежат такие известные продукты как MathCAD и Windchill. Благодаря своей сверхновой методике создания САПР Pro\ENGINEER просто вытиснул все лидирующие средства автоматизированного проектирования.
Pro/ENGINEER имеет следующие отличительные особенности:
1. Объектно-ориентированное параметрическое проектирование
Геометрия Pro/ENGINEER основывается на геометрических примитивах – фичерах. Помимо данных о геометрии они содержат полную информацию о топологии построения, полную историю создания объекта (детали, сборки, чертежа и т.п.), связи с родительскими и подчиненными объектами. Это позволяет вносить изменения с легкостью вносить изменения в конструкцию практически не прибегая к перестроению объектов.
2. Единая информационная модель изделия
Система основана на единой базе данных (ЕБД), благодаря чему различные инженерные подразделения могут работать над одним изделием синхронно, отсутствует процесс трансляции данных между различными модулями Pro/ENGINEER и гарантируется полное соответствие геометрии исходному замыслу.
3. Параметризация
Все данные в Pro/ENGINEER являются параметрами, доступными в любой момент для изменения величинами. Изменяя эти параметры можно легко получать различные варианты изделия.
4. Ассоциативность
Данная черта определяет важный момент в процессе проектирования – любые изменения в процессе разработки распространяются на все этапы разработки. К примеру, изменение размеров детали повлечет за собой автоматическое изменение сборки, чертежа, оснастки и управляющей программы. Так же изменения, например, в сборке автоматически повлекут за собой изменения в детали, и т.п.
5. Повторное использование инженерных данных.
Достичь роста производительности и улучшения качества изделия невозможно без использования типовых деталей, узлов и конструкторско-технологических процессов. Этот подход известен как Повторное Использование Инженерных Данных (Engineering Data Reuse – EDR). Функциональные возможности моделирования наряду с мощными средствами создания собственных приложений в среде Pro/ENGINEER позволяют легко реализовать EDR. Таким образом, эффективность затраченных на приобретение Pro/ENGINEER средств увеличивается с каждым созданным поколением изделий. [9]
3.6.2 Практическая часть
Результаты посещения Учебно-методического центра при ГрГу им. Я. Купалы («Белкард»).
Мы посетили лабораторию автоматизированных информационных систем, оснащенную современными средствами (многопроцессорные ЭВМ) соединенные локальной сетью, суперкомпьютером с установленным на них программным обеспечением Pro/Enginerи LS/DYna.
Рассмотрели работу современного инженера в данных программных средах на примере решения задач динамического расчета карданного вала. С этой целью была рассмотрена компьютерная модель карданного вала, модель конечных элементов, характерное задание нагрузки на материалы элементов конструкции, характер задания многоцикловых нагружений карданного вала и результатов компьютерных испытаний.
Была проведена тематическая дискуссия со специалистами центра по тематике конструктивных испытаний автотранспортных агрегатов, с кратким раскрытием ее содержания ниже.
Программа Pro/Enginer является современной компьютерной программой, созданной для проведения инженерных испытаний. Программное обеспечение LS/Dyna создано специально для испытаний смоделированных конструкций и анализа результатов испытаний.
В данной программе результатов карданного вала по белкарду, с целью максимального приближения проводимых испытаний к реальным, что было недостижимо на обычном натурном испытателе (Стенде) – в частности наращивание вращательного момента за минимальный промежуток времени. Карданный вал установлен под углом 6 (градусов) что соответствует реальной ситуации в Белазе.
Поскольку карданный вал является ответственной автотранспортной деталью, то его испытания являются важной конструкционной задачей. Задачей виртуальных испытаний было определить величину момента при которой происходит разрушение конструкции. Значения критичного момента определено по цвету «красному и бордовому» на испытанной виртуальной модели .
В данных испытаниях появилась возможность увидеть детали, которые так же находятся в пред критическом состоянии так было установлено, что скручивание трубы карданного вала дает дополнительно несколько секунд для предотвращения аварийной ситуации. Так было установлено, что первой ломается труба а затем соединение ( шейка вилка шлицевое соединение).
Данная компьютерная модель изделия воспринимает программа как твердо тельный объект. То есть как изделие, изготовленное из определенного материала заданной характеристики . LS/DYna считает напряжение во всех элементах по всему диапазону возвращающего элемента. Было установлено что советские конструкторы проектирующие старый карданный вал были заложены очень большие коэффициенты безопасности что повлияло на зависимую материальную ёмкость то есть многие элементы детали были недогружены. Это позволило выбрать часть материала из недогруженной имея тем самым понизив стоимость детали тем самым облегчив общую массу конструкции . Таким образом достигли следующих результатов :
Как будет вести себя конструкция в реальных условиях
Пересчитали старые советские конструкции
Снизили время и стоимость виртуальных испытаний
Поскольку виртуальные испытания не требуют реальных дорогостоящих образцов
Инженер получил моральное удовлетворение от возможностей
Увидев и оценив результативность данного метода инженерной работы было создан целый подраздел.
Cals - технологии где уже все строится в Pro/Enginer так же проводится расчет Pro/Mehanica. Деталь предварительно собирают в общую сборку и рассчитывают в более высоком уровне LS/DYna .Суперкомпьютер рассчитывает задачи 7 дней, что ставит в зависимость от бесперебойной работы. Данные расчеты являются не только теоретическими, хотя они и виртуальны, так как результаты проводимых испытаний лежат в основу карданных испытаний в сельском хозяйстве. Выяснили, что сталь 20 карданного вала не держит крутящий момент, с этой целью отечественный кардан был заменен на сталь 152. В настоящее время происходит методические испытания машиностроительных конструкций. От разового удара до проведения краш – тестов. Освоение карданного вала заняло год. Следовательно, реального результата проведенных испытаний это возможность провести динамические от ранее проведенных статических. Статика – это медленное наращивание момента (20 мин.)
Динамика это наргужение до максимальных значений в течении секунды .
Сегодня уже изготавливаются облегченные карданные валы . Опытная партия проходит проверку на мазах. Новым шагом в развитии Cals - технологии станет моделирование полного типизированного цикла изделия от планированного. Лидер завод атлант. На кафедре университета был установлен суперкомпьютер СКИФ.
Рисунок 3.6.1 Модули супер-компьютера «Скиф»
Рисунок 3.6.2 Рабочее место для работы со «Скифом»
Рисунок 3.6.3 Виртуальные испытания моделей карданных валов в LS/Dyna и Pro/Engineer
Рисунок 3.6.4 Сборка и разборка карданного вала в Pro/Engineer