диссертация модальная логика

	-271	-
			Таблица 6.3
	Основные дефекты	10 месяцев
		2000	1999
1.	Трещины, раковины в блоке цилиндров	15	2
2.	Износ гильзо-порщневой группы	14	12
3.	Трещины гильзы и др.	2	3
4.	Проворот и выплавление вкладышей	5	1
5.	Дефекты шатуна	8	5
6.	Дефекты коленвала	8	7
7.	Изломы коленвала	5	3
8.	Дефекты механизма газораспределения	3	7
9.	Трещины, раковины головки цилиндров	7	4
10.	Излом тарелки клапана	2	-
11.	Дефекты масляного насоса	5	10
12.	Выход из строя турбокомпрессора	9	9
13.	Дефекты механизма уравновешивания	3	2
14.	Дефекты пневмокомпрессора	3	15
15.	Единичные дефекты	6	20

Если внимательно проанализировать таблицу 6.3, то можно сделать вывод, что с первого рассмотрения отделить конструкторские дефекты от технологических и эксплуатационных затруднительно. Но некоторые выводы все-таки можно сделать. Так, пункты 1 и 9, по-видимому, говорят об ухудшении качества литья в 2000 году по сравнению с 1999 (возможно последуюш;ей термообработки) и о конструкторских дефектах здесь вряд ли можно говорить. А вот пункты 2, 3, 5, 6, 7, 11 могут быть рассмотрены как подозрительные на предмет нашего поиска. Процент дефектности здесь меняется мало, а характер функционирования во многом определяется особенностями кинематики и динамики всего двигателя. При более глубоком анализе каждого случая на фактическом материале, несомненно, можно выяснить истинные причины дефекта. Таким образом, при наличии паттерна работоспособности, специалистов, способных его прочитать, а также при слаженной работе ведуш(его компоновщика и расчетной группы схема обратного вывода оказывается действенной.

		- 2 7 2 -
6.7	И К Г - и з о б р а ж е н и я	н а	о с н о в е	м е т о д а	к о н е ч н ы х

э л е м е н т о в в п а т т е р н а х р а б о т о с п о с о б н о с т и

Популярный среди инженеров метод конечных элементов (МКЭ) сравнительно недавно стал сопровождаться графическими изображениями (нередко в цвете), которые наглядно отражают картину распределения напряжений по телу детали. Иногда эти изображения сопровождаются мнемоническими приемами, явно отображающими перенапряжение и даже излом детали в конкретном месте [125, 126, 127]. Вполне правомерен вопрос: "Может ли множество подобных картин составить паттерн работоспособности изделия?". Ответить на этот вопрос однозначно, по-видимому, затруднительно, т. к. за понятием "паттерн" стоят понятие "знаковая система" и понятие "когнитивной карты" профессионала, способного воспринимать этот паттерн. Необходимо также помнить, что паттерн может играть роль ИКГ - изображения, являясь генератором "подсказки" соверщенно нового восприятия имеющей место действительности. Отсюда следует сделать вывод, что каждый отдельный случай требует специального рассмотрения, хотя бы с упомянутых позиций.

Рассмотрим конкретно подобную ситуацию на примере построения конечно-элементной модели щатуна в контексте рассмотренного нами паттерна работоспособности кривощипно-щатунного механизма двигателя внутреннего сгорания. В нащем случае важно иметь в виду, что при наличии работоспособного прототипа на стадии эскизного проектирования можно не предъявлять высоких требований к пакету программ, реализующих МКЭ. Это связано с тем, что мы можем сравнить картину распределения напряжений в детали разрабатываемого изделия с картиной, полученной для детали прототипа. На рис. 6.11 мы видим, что боковая сила N в К Ш М новой машины превышает подобную силу в КШМ прототипа. Это является основанием для

-273 -

беспокойства по поводу работоспособности поршня, поршневого пальца и верхней головки шатуна.

Проведем последовательно построение конечно-элементной модели шатуна.

1. Строим сечение стержня шатуна (рис. 6.19).

Рисунок 6.19 - Сечение стержня шатуна

2. Строим стержень шатуна (рис. 6.20).

Рисунок 6.20 - Стержень шатуна

-2 7 4 -

3.Строим геометрическую модель шатуна (рис. 6.21).

Рисунок 6.21 - Геометрическая модель шатуна

4. Строим конечно-элементную модель шатуна (рис. 6.22).

Рисунок 6.22 - Конечно-элементная модель шатуна

5. Прилагаем силу к прямой касания шатуна с поршневым пальцем.

-275 -

Рисунок 6.23 - Изображение деформированного шатуна (вариант 1)

6. Прилагаем силы к поверхности соприкосновения шатуна с поршневым пальцем.

Рисунок 6.24 - Изображение деформированного шатуна (вариант 2)

- 2 7 6 -

На рис. 6.23 и рис.6.24 мы видим изображения деформированного шатуна, т. е. опасения, возникающие на основе анализа рис. 6.11, подтвердились. Эта ситуация требует принятия мер, причем подходы к ликвидации недопустимых напряжений могут быть достаточно разнообразные. Можно идти по пути изменения геометрии верхней головки шатуна. Можно изменить величину и характер действия силы N .

Подводя итог, можно сказать, что в данном конкретном случае ИКГизображение, полученное на основе метода конечных элементов, играет роль компонента паттерна и только паттерн, рассматриваемый в целом, позволяет принять обоснованное решение.

6.8 Р а з р а б о т к а к о м п о н о в о ч н о г о ч е р т е ж а

6.8.1 Д в о й с т в е н н о с т ь р о л и к о м п о н о в о ч н о г о ч е р т е ж а

Втрадиционной схеме выполнения проектных работ [58] компоновочный чертеж играет роль завершающего этапа ранних стадий проектирования. Его обычно рассматривают как вполне сформированный образ будущего изделия, пригодный для дальнейшего продолжения проектных работ на его основе.

Вто же время, как было показано в разделе 4.3.1 настоящей работы, компоновочный чертеж играет роль оценочного образа (паттерна) изделия, который позволяет уже на этом этапе определить его жизнеспособность. Современные компьютерные технологии дают возможность использовать указанную особенность компоновочного чертежа несколько в ином аспекте. Вполне реально создание компьютерной модели компоновочного чертежа, ориентированной на конкретное семейство изделий. Назначением этой модели является получение экспертного мнения о новом изделии, которое может появиться после внесения ряда новаций в уже существующее, при этом совсем не обязательно, чтобы в этот момент времени велись какие-либо работы над новым изделием. Именно на основе одного из вариантов, порожденных

- 2 7 7 -

компьютерной моделью, может появиться мысль о целесообразности

разработки нового изделия. Модель должна позволять использовать

информацию в любом виде, в том числе и в вербальной. На основе этой информации должна появляться релевантная структура, представленная в

соответствующей знаковой системе и в традиционной для данной области

знания форме отображения.

Задача построения модели компоновочного чертежа распадается на две: информационную - познавательную и реализующую - отображающую. Информационная задача часто решается путем рассмотренного выше подхода, включая категориальный и когнитивный анализ [72, 128, 144]. Отображающая часть задачи выполнима с помощью современной компьютерной техники и когнитивной графики. Специфика заключается в том, что отдельные элементы

компоновки (узлы и отдельные детали) должны иметь возможность

трансформироваться в соответствии с поступающей информацией, оставаясь в рамках общей топологи изделия. Последнее обстоятельство существенно осложняет задачу.

6 . 8 . 2 М а т е м а т и ч е с к а я м о д е л ь к о м п о н о в о ч н о г о ч е р т е ж а

Математическая модель компоновок включает в себя модель расположения объектов компоновки в пространстве и модель перемещения объектов компоновки друг относительно друга. Для анализа возможности такого перемещения геометрических объектов введем понятие связи.

Связь rij - отрезок, соединяющий поверхности двух геометрических объектов i и j , который отражает расстояние между геометрическими объектами и характеризуется длиной L и расположением в пространстве Xe(rij), где е = 1, 2, 3 - проекция связи на соответствующие плоскости или оси координат.

- 2 7 8 -

Перемещение может рассматриваться как некая функция, в качестве аргументов которой выступают характеристики связи: длина L и расположение в пространстве Хе(Гу). Вектор перемещения n{Xi, Х2, Х3) определяется как

n{XbX2,X3) = F{Xe\rij)),

Где Хе' = min {Ь(Хе(гу))}, е = I, 2, 3; i,J - идентификаторы геометрических объектов.

Из всего множества связей наибольший интерес представляют связи, характеризующиеся минимальным значением или кратчайшим расстоянием

между геометрическими объектами [12Г.

За расстояние D(Ci , € 2 ) между геометрическими объектами C i и С 2 примем

минимум функции d(Ci, С2) - расстояние в				парах точек, из которых одна
принадлежит C i , а		другая С2. Эта	величина характеризует локальную
удаленность элементарных геометрических объектов: точки, прямой,
плоскости,	окружности, сферы, цилиндра,			отрезка кривой,		поверхности
вращения,	сегмента	поверхности.	Для	большинства	перечисленных
элементарных объектов величина D легко				подсчитывается.		Кратчайшее
расстояние d(Ci, С2), если один из объектов есть кривая или поверхность,
определяется путем минимизации функции d(Ci, С2) . Вид этой функции для
конкретных объектов представлен в таблице 6.4.
						Таблица 6.4
	Объект				d(ruC2)
	Тип	Параметры
Точка		(г,т)		Г1,Г2 =		Ar(0
Прямая				1 Ar(Oxr 1
Плоскость		(г,«)			Ä r a ) , « i
Круговой цилиндр		(r,x,R)		Ar(OxT		-R\
Круговой конус		(г, X, а)		[(xxAr(r)xx)sina + /cosa]Ar(/) |
Сфера		(r,R)		\m)\-R
Кривая				ri - V2{S)
Поверхность				\W2{t,S)-rx
Примечание: г - радиус-вектор точки; т - направляющий вектор;						п - вектор нормали к

плоскости; R - радиус; V(t) - гладкая сплайновая кривая; W{t, s) - гладкая сплайновая поверхность.

- 2 7 9 -

	Глобальная	Локальная
	система
		система
	координат
		координат

Геометрический	Класс	Аппроксимирующая
объект] (уровень е)	поверхности	конструкция

Рисунок 6.25 - Модель компоновки объекта проектирования

Перемещение по одной из связей возможно лищь на расстояние между точками, соответствующими этой связи. Перемещение невозможно, если Ь(гу)=0, т. е. объекты имеют точки соприкосновения или пересечения. Следует учитывать, что вектор перемещения будет зависеть и от характеристик других существующих связей.

Структура моделей размещения и перемещения объектов компоновки в пространстве представляется семантической сетью (рис. 6.25). Элементами данной семантической сети являются геометрические объекты, системы координат, пространственные ограничения размещения, а также поверхности, описывающие геометрические объекты. Отнощение "Расположение", используемое в данной модели, отражает наличие привязки исходной локальной системы координат к некоторой точке глобальной системы координат. Аналогична трактовка данного отнощения и в остальных случаях.

- 2 8 0 -

Геометрическая модель объекта проектирования имеет древовидную структуру, представленную на рис. 6.26. В соответствии с иерархией уровней структуры объекта можно стратифицировать его геометрическую модель.

	ОБЪЕКТ	ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
		ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СОСТАВНАЯ	СОСТАВНАЯ	ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
ЧАСТЬ 0.1	ЧАСТЬ О.п	СОСТАВНОЙ ЧАСТИ ОБЪЕКТА
	I	УРОВНЯ О
	/ / /
		ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
СОСТАВНАЯ	СОСТАВНАЯ	СОСТАВНОЙ ЧАСТИ ОБЪЕКТА
ЧАСТЬ 1.1	ЧАСТЬ О.п	УРОВНЯ 1

		ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
СОСТАВНАЯ	СОСТАВНАЯ	СОСТАВНОЙ ЧАСТИ ОБЪЕКТА
ЧАСТЬ т . 1	ЧАСТЬ т.п	УРОВНЯ т (ЭЛЕМЕНТАРНОЙ
		СОСТАВНОЙ ЧАСТИ)

Рисунок 6.26 - Иерархическая модель объекта проектирования

Геометрическая модель, соответствующая верхнему уровню структуры, должна отражать геометрию объекта проектирования в целом. Геометрические модели, соответствующие нижним уровням - геометрию составных частей (функциональных агрегатов, узлов, модулей), которые в свою очередь также могут состоять из элементов. На последнем уровне геометрическая модель отражает геометрию элементарных составных частей - деталей. Геометрическая модель элементарных составных частей представляется совокупностью моделей поверхностей, образующих деталь.

Различные классы поверхностей будут описываться различными математическими моделями. Представляется целесообразным для каждого