Является производство товаров или услуг с тре
Глава 13 ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ НАУЧНО-ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ В СРЕДЕ EXCEL
жүктеу/скачать 4.28 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 13.2. Статистическая обработка данных
- «т— i — i — i — i — i — i — i
- ЧАСТЬ IV СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Глава 14 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- Система автоматизированного черчения.
- Системы автоматизированного проектирования.
- ЕСКД.
- Контрольные вопросы
| Глава 13
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ НАУЧНО-ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ В СРЕДЕ EXCEL 13.1. Инженерные расчеты Электронные таблицы используются при автоматизации выполнения различных инженерных расчетов. Особенно эффективно применение табличного процессора Excel в сочетании с текстовым редактором Word. Например, при составлении технических отчетов или методик расчета каких-либо технических характеристик изделия для указанной в тексте расчетной формулы составляют расчетную таблицу в среде Excel. Для перехода из текста к расчетной таблице можно использовать технологию гиперссылок. Для примера рассмотрим фрагмент методики расчета шарикоподшипников. Допустимую статическую нагрузку определяют по приближенным формулам, приведенным на рис. 13.1, а. Для выполнения расчета по любой из приведенных в таблице на рис. 13.1, а формул достаточно установить на нее курсор и щелкнуть правой кнопкой мыши. В результате откроется таблица Excel, с помощью которой можно выполнить соответствующий расчет. На рис. 13.1, б показана схема выполнения такого расчета. Приведенная схема выполнения расчета может использоваться при решении любых инженерных задач. 13.2. Статистическая обработка данных Одним из важнейших этапов научно-исследовательских работ является статистическая обработка проведенных экспериментальных исследований. Электронный процессор Excel содержит достаточное число функций для выполнения такой обработки. Рассмотрим применение функции КОРРЕЛ для оценки корреляционной связи — расчета коэффициента корреляции между исследуемыми параметрами. Например, требуется выяснить влияние термообработки, которая проводилась при Т= 120 "С в течение 24 ч, на обратный ток 4бР Р—«-перехода интегральных схем. Для эксперимента [5] было выбрано 25 интегральных схем. В табл. 13.1 приведены результаты этого эксперимента. Фуфасп 193
В приведенном примере определение наличия корреляционной зависимости предлагается проводить с помощью метода медиан, основанного на традиционных «ручных» методах обработки статистического материала. Сущность этого метода состоит в следующем: => на основе результатов эксперимента строят график — диаграмму разброса данных по точкам; => на диаграмме проводят вертикальную и горизонтальную линии медиан; => в каждом из четырех квадратов, образовавшихся в результате разделения диаграммы, отдельно складывают положительные и отрицательные точки; => по специальной таблице делают заключение о наличии корреляции. Для определения корреляционной зависимости и коэффициента корреляции с помощью функции КОРРЕЛ, необходимо выполнить следующие действия; => оформить результаты эксперимента в системе Excel, как сказано в табл. 13.2; => выделить ячейку для расчета коэффициента корреляции; 195
196
«т—i—i—i—i—i—i—i не- До термообработки •■♦•■ После термообработки Рис. 13.3. Графики зависимости обратного тока р~~«-перехода от температуры На основе данных табл. 13.2 можно построить графики зависимости обратного тока р — я-перехода от температуры нагрева микросхемы (рис. 13.3). Применение функции КОРЕЛ значительно упрощает процесс нахождения корреляционных связей между исследуемыми величинами. По аналогичной схеме могут проводиться вычисления значений всех математических и статистических функций, встроенных в электронный процессор Excel. Контрольные вопросы 1. Какие математические функции можно применять при выполне нии инженерных расчетов в среде Excel? 2, Какие статистические функции можно применять при выполнении научных расчетов в среде Excel? ЧАСТЬ IV СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Глава 14 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 14.1. Теоретические основы систем автоматического проектирования В любом производстве (промышленном, сельскохозяйственном. сфере услуг и др.) осуществляется проектирование разного рода объектов. Их можно разделить на две группы: конструкторские и технологические. Соответственно системы автоматизированного проектирования (САПР) также подразделяются по назначению на две группы системы автоматизированного проектирования конструкции изделий с разработкой конструкторской документации (САПР-КД) и системы автоматизированного проектирования технологических процессов с разработкой технологической документации (САПР-ТП). Несмотря на различие объектов проектирования САПР-КД и САПР-ТП развиваются по общим принципам, так как, во-первых, относятся к категории «больших систем», а во-вторых, являются системами «принятия решений». Принадлежность САПР к большим системам [2] обусловливается следующими признаками:
• наличием сложного аппаратного и программного обеспечения В общем случае любая система определяется в виде некоторого 
отношения множеств (рис. 14,1). На рисунке обозначены: С— система Выход Y % — множество входов системы Y — множество выходов системы. Систему С считают решающей если задано семейство задач D(X Рис. 14.1. Схема системы с множеством решений Z(Y) V. принятия решений правилами R{X,Y) отображение 198
множества входов в соответствующее множество выходов. Иначе говоря, система является решающей, если имеется множество решений и правил, позволяющих для каждого элемента из множества X найти хотя бы один элемент из множества Y. Из определения решающей системы очевидно, что изложенные принципы разработки позволяют отнести САПР к классу систем принятия решений.
В САПР на основе баз данных специалист (технолог или коне руктор) является основным «решающим элементом» системы, т. специалист разрабатывает конструкцию изделия или технолоп ческий процесс его изготовления в соответствии со своей квал! фикацией. Роль компьютера с соответствующим программны обеспечением состоит в этом случае в предоставлении специал! сту необходимой информации и оформлении документации (koi структорской или технологической) в соответствии с требован! ями ЕСКД или ЕСТД.
ментации выполняет компьютер. При этом следует подчеркнуть, что ответственность за принятое решение несет специалист. По алгоритмам проектирования САПР подразделяют на системы индивидуального проектирования и системы проектирования по аналогам. 14.2. Обзор современных программных систем автоматизированного проектирования В соответствии с изложенными ранее положениями существующие универсальные (коммерческие) САПР-КД можно отнести к САПР на основе баз данных. К этому виду САПР можно также отнести системы T-FLEX-CAD, КОМПАС и AutoCAD. К САПР на основе баз знаний можно отнести систему P-CAD, разработанную только для проектирования конструкции изделий на платах с печатным монтажом. САПР-КД, как правило, имеют в своем составе:
Графические редакторы современных САПР-КД должны отвечать следующим требованиям:
На рынке программных продуктов находят широкий спрос программные системы для автоматизации конструкторского про- 201
ектирования. Спрос же на коммерческие программные системы для автоматизации технологического проектирования значительно меньше. Это можно объяснить следующими причинами. Системы конструкторского назначения базируются на общепринятых в Европе и России нормативных документах — ЕСКД, определяющих требования к оформлению чертежей изделий. Для систем технологического проектирования не существует единых стандартов на элементы технологии (кроме стандартов на формы выходных технологических документов), поэтому многие предприятия создают их на основе программных систем Fox Pro, SQL или Access. Рассмотрим сначала существующие САПР-КД, называемые CAD-системы (Computer Aided Design). Наиболее распространены на предприятиях России отечественные системы T-FLEX CAD (разработчик АО «Топ-системы»), КОМПАС (разработчик компания АСКОН) и AutoCAD (фирмы AutoDESK). Достоинством отечественных CAD-систем является их полное соответствие ЕСКД. Все современные коммерческие CAD-системы обладают возможностями пространственного моделирования, включающего в себя:
выталкивание плоского многоконтурного профиля по прямой с обеспечением возможности задания угла наклона образующей — литейного уклона и использование текстов для выталкивания; выталкивание трехмерного профиля (поверхности) по прямой или нормали в каждой точке (придание толщины); поворот профиля вокруг оси на заданный угол; создание линейчатых поверхностей; • лофтинг — протягивание профиля вдоль пространственной
202
новой поверхности по набору пространственных сечений, включая возможность задания точек соответствия профилей и условий на концах, и многоконтурный лофтинг;
14.3. Методы автоматизированного проектирования конструкторской документации Учитывая, что практически все автоматизированные системы конструкторского проектирования разрабатываются на основе международных и отечественных стандартов типа ЕСКД, применяемые при этом методы рассмотрим на примере отечественной системы T-FLEX-CAD. T-FLEX-CAD представляет собой комплекс программных средств для автоматизированного проектирования конструкторской документации. В состав комплекса входят:
Комплекс T-FLEX-CAD обеспечивает:
Можно выделить следующие свойства программных средств T-FLEX, которые отвечают требованиям российских предприятий. 1. Все системы, входящие в комплекс, полностью интегрированы между собой, т.е. передача информации от одной системы К другой осуществляется за счет внутренней связи между модуля-Ми. Исключение составляют системы, необходимые для анализа Конструкции изделий (инженерных расчетов, расчетов на прочность и др.), в которые информация передается через файлы стандартных форматов. 203
Система автоматизированного черчения. Система T-FLEX-CAD LT, предназначенная для быстрого создания чертежей в полном соответствии с требованиями ЕСКД, содержит следующий набор элементов для формирования чертежей: отрезки прямых линий (произвольные, параллельные, перпендикулярные, касательные и др.); различные варианты дуг (через три точки, через две точки с заданием радиуса, с центром в точке, касательные и т.п.); полные окружности; осевые линии; фаски; скругления и др. При построении дуг автоматически фиксируются углы 90, 180, 270°, а также совпадение центра дуги с курсором по горизонтали и вертикали. Система T-FLEX-CAD LT включает в себя следующие функции черчения:
Система T-FLEX-CAD LT содержит также следующие функции: копирование, симметрия, линейный массив, массив вращения. При копировании можно задать масштаб и угол поворота копируемых элементов. При создании круговых и линейных масси- 204
Новые возможности копирования элементов позволяют пользователям создавать обобщенные чертежи с переменным числом тех или иных элементов. Система T-FLEX-CAD LT выполняет следующие специальные конструкторские элементы оформления чертежей:
В системе имеется также возможность введения текстовой информации непосредственно на поле чертежа в реальном режиме отображения (Wysiwyg). Имеющийся встроенный текстовый редактор поддерживает форматирование абзацев текста (выравнивание, отступы, интервалы и т.д.), различное выделение слов, использование разных шрифтов, размеров, стилей, цвета для фрагментов одного текста. Обеспечена возможность введения в тексты индексов, дробей, элементов оформления чертежа, отдельных фрагментов, т.е. в данной системе можно свободно без каких-либо дополнительных установок и ограничений создавать как графические, так и текстовые документы. Для автоматизации ввода часто повторяющихся текстовых строк в системе разработана функция их выбора из словаря. При заполнении основной надписи чертежа пользователи работают прямо на чертеже в соответствующих текстовых полях. При этом возможен выбор текстовых значений из заранее подготовленных списков. Система T-FLEX-CAD LT обладает возможностью создания любых таблиц, задания и изменения размеров полей, объединения ячеек, определения граничных линий и т.д., а также позволяет работать с многостраничными текстовыми документами-чертежами. Например, многостраничная спецификация на изделие может находиться в одном документе системы, причем вместе со сборочным чертежом. Необходимо отметить также, что через буфер обмена Windows системы T-FLEX-CAD LT возможен обмен текстовыми данными с Word и многими другими приложениями. Таким образом, T-FLEX-CAD LT является полнофункциональной системой для подготовки консгрукторско-технической документации, включающей в себя все функции оформления. Системы автоматизированного проектирования. Принцип автоматизированного проектирования конструкторской документации основан на так называемом методе параметрического черчения. 205
T-FLEX-CAD 2D — это система параметрического черчения, рекомендуемая для использования при проектировании типовых конструкций, в которых достаточно высокая степень повторяемости и унификации деталей, и содержащая все функции системы T-FLEX-CAD LT. Основная отличительная особенность T-FLEX-CAD 2D от T-FLEX-CAD LT состоит в том, что все параметры чертежа в ней могут быть выражены с помощью переменных, рассчитаны с помощью формул и выбраны из баз данных. В системе T-FLEX-CAD 2D реализован следующий подход к проектированию: сначала чертеж строится в тонких линиях, а затем обводится основными линиями. При выполнении построения с помощью вспомогательных линий (линий построения) автоматически формируются отношения между линиями (параллельность, перпендикулярность, касания и т.д.) и фиксируются параметры этих отношений (расстояние, радиус, угол и др.), т.е. при выполнении обычных чертежных операций автоматически выполняется параметризация чертежа. Все элементы оформления чертежа (размеры, штриховки, допуски, обозначения шероховатостей, тексты и т. п.) при нанесении на чертеже автоматически привязываются к вспомогательным построениям. Такой метод выполнения чертежей позволяет весьма значительно (до нескольких минут) сократить сроки проектирования конструкций, отличающихся от аналога размерами (параметрами) отдельных элементов. Параметры любых элементов чертежа: толщина линий изображения, размеры стрелок, значения шероховатости поверхностей, содержание текста и другие могут быть заданы переменными. Система T-FLEX-CAD 2D предоставляет проектировщику возможность просмотра разработанной конструкции в движении, т. е. изменяя значения переменных параметров от начального значения до конечного с определенным шагом или задавая законы изменения переменных с помощью математических функций. При этом каждый раз происходит обновление чертежа в соответствии с заданными параметрическими связями. Можно создать чертеж таким образом, чтобы три вида детали были взаимосвязаны друг с другом. В этом случае изменение параметров на одном виде приведет к соответствующим изменениям на двух других видах. Можно также создавать чертежи с переменным числом элементов. Еще одной отличительной особенностью T-FLEX-CAD 2D является возможность создания параметрических сборочных чертежей с использованием параметрических чертежей отдельных деталей, т.е. связывая отдельные параметры деталей на чертежах (например, диаметр вала и диаметр подшипника), можно получить параметрический сборочный чертеж. При создании сбороч- 206 ных чертежей в системе обеспечивается возможность удаления невидимых линий при перекрывании одних деталей другими. Изменение параметров сборочного чертежа приводит к изменению параметров всех его составных частей, причем получение нового чертежа конструкции занимает считанные секунды. Использование параметрических сборочных чертежей в системе T-FLEX-CAD позволяет быстро и эффективно получать требуемые модификации сборки, а также проектировать сборочный чертеж так, чтобы при различных условиях в него входили разные детали. Задав требуемые параметры сборки, можно мгновенно получить готовые рабочие чертежи отдельных деталей и спецификацию, оформленную в соответствии с ЕСКД. При изменении параметров сборки автоматически изменяются данные в спецификации и других документах. Создание трехмерных твердотельных моделей изделий. Для создания трехмерной модели проектируемого изделия фирма «Топ Системы» предлагает систему параметрического трехмерного твердотельного моделирования T-FLEX-CAD 3D, которая является закономерным развитием системы T-FLEX-CAD 2D и включает в себя все ее возможности. Функциональные возможности этой системы позволяют сравнивать ее с лучшими иностранными системами трехмерного моделирования. Помимо достаточной функциональности в области трехмерного моделирования система содержит в себе полный набор средств для двухмерного проектирования и оформления чертежной документации. Система T-FLEX-CAD 3D построена на геометрическом ядре Parasolid фирмы Urographies Solutions, которое используется в ведущих системах подобного моделирования. Моделирование в T-FLEX-CAD 3D может осуществляться как непосредственно в трехмерном пространстве, так и на основе данных двухмерного чертежа. Проектировщик может выбрать любой из следующих способов работы в системе T-FLEX-CAD 3D или их комбинацию:
Для создания базовых элементов изделий используется следующий набор операций: выталкивание, вращение и др. Для получения точных чертежей используются операция проецирования с Удалением невидимых линий и операция получения сечений и разрезов. Система T-FLEX-CAD 3D поддерживает двунаправленную ассоциативность, т. е. при изменении параметров трехмерной модели автоматически обновляются все чертежи. Система T-FLEX-CAD 3D позволяет работать не только с отдельными трехмерными объектами, но и с трехмерными сборочны- 207
ми моделями. Причем механизм параметрического проектирования сборочных моделей применяется не только в двухмерном черчении, но и при проектировании трехмерных сборочных объектов. Комплекс T-FLEX-CAD может работать со сборками, не ограниченными числом деталей и иерархией их организации. При этом для каждой детали может быть назначен свой материал, что будет учитываться при расчете масс-инерционных характеристик и создании штриховок в сечениях при выполнении чертежей или проекций. Проектирование может осуществляться как от детали к сборке, так и наоборот — от сборки к детали. В этом случае конструктор создает проект сразу как сборочный. Геометрические элементы (грани, ребра и т.д.) деталей, проектируемых в рамках одной и той же сборки, могут быть использованы для проектирования других деталей. В любой момент чертеж детали может быть выгружен в отдельный файл для использования при выполнении других чертежей или вставки в другие сборки. При этом он остается в исходной сборке и будет автоматически обновляться. Это означает, что чертеж детали в упрощенном виде можно задать в сборке, затем выгрузить его в отдельный файл, добавить с помощью операций моделирования необходимые элементы, после чего он автоматически будет откорректирован в сборке. То же самое произойдет и при проектировании в обратном направлении. Если параметры, определяющие деталь в сборке, изменить, то ее чертеж будет модифицирован не только в сборочной модели, но и в отдельном файле, в который она была выгружена. Для каждой детали сборки можно задать перемещение, которое будет учитываться при выводе на экран сборки в разобранном виде. Сборку можно рассечь плоскостью для того, чтобы было удобнее исследовать ее внутреннюю структуру. Комплекс T-FLEX-CAD позволяет проверить взаимное пересечение компонентов сборки. Объемные модели, требующие больших ресурсов, можно заменить их графическим представлением. Структура сборки отслеживается на дереве модели, от которой можно быстро перейти к детали любого уровня. При этом команда фотореалистичного изображения выведет качественную картинку с учетом материала каждой детали. Мощная подсистема создания спецификаций автоматически сгенерирует спецификацию, которая будет параметрически связана с моделью. Контрольные вопросы
жүктеу/скачать 4.28 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
