Введение 3
1. Анализ основ теории прочности 8
1.1. Основные понятия теории прочности 8
1.2. Анализ механических свойств материала при оценке 9
прочности конструкции
1.3. Анализ теории прочности 10
1.4. Предельное сопротивление материалов 19
2. Применение CAE систем для решения задач прочностного
анализа
2.1. Анализ особенностей проведения CAE расчётов 21
2.2. Экспресс анализ в CAE системах 25
2.3. Анализ возможностей NX Advanced Simulation для 30
проведения конечно -элементных расчётов
2.4. Возможности NX для решения задач по оценке 36
прочности (статический анализ)
3. Пример расчёта на прочность 46
3.1. Проверочный расчёт 49
3.2. Проектный расчёт 51
3.3. Определение перемещений сечений 51
4. Процедура обучения 53
Заключение 67
Список используемых источников 68

Купить

Необходимость повышения качества и надёжности изделий, также использование новых материалов, требует применения численных методов проектирования конструкций и машин. Чтобы достигнуть максимального результата от технологий инженерного анализа необходимо начинать их использование с ранних этапов проектирования. Это существенно снижает стоимость изделия, уменьшает вероятность возникновения дефектов и срок выпуска деталей.
Исследование конструкций на прочность проводится также при помощи экспериментов. Это позволяет оценить поведение конструкции при воздействии на неё внешних сил. Но такой метод весьма дорогостоящий, поэтому сегодня в процессе разработки продукции используется конечно-элементное моделирование, которое способно частично заменить дорогостоящий эксперимент.
Современный уровень компьютерной техники позволяет решать сложные задачи достаточно быстро. Информацию во время проведения реальных экспериментов можно получить только в десятках или сотнях точек, при использовании численного моделирования число таких точек может превышать несколько сотен тысяч.
В настоящее время в проектную работу активно внедряются компьютерные технологии, позволяющие вывести её на новый уровень, повышающие качество проектирования, более подробно рассматриваются задачи, ранее считавшиеся сложными и т.д. Вычислительная техника развивается очень быстро и внедряется во многие сферы производства. CAE системы инженерного анализа позволяют выполнять моделирование процессов и расчётов, проводить исследование этих систем под внешним воздействием. Применение подобных программных комплексов позволяет промышленным организациям повысить качество изделий, снизить время и стоимость, что повысит конкурентоспособность. Поэтому обучение персонала навыкам владения современными программными комплексами инженерного анализа является важной задачей.
Для проведения расчётов на прочность применяются подходы, основанные на аналитическом способе решения задачи. В ходе использования подобного способа используется большое количество технической литературы для поиска необходимой информации. Данные способы решения используются всё реже из -за трудностей, связанных со сложными конструкциями. Системы использующие численный анализ позволяют моделировать изделия разной сложности с необходимым уровнем детализации. Появляется возможность использовать различные инструменты для расчёта и анализа процесса.
Область применения CAE систем расширяются всё больше, появляются новые системы, происходит усложнение существующих. На этом фоне для успешного решения задач становиться необходимым создание эффективных средств и методов обучения персонала решению задач прочностного анализа.
Практика внедрения задач прочностного анализа в САПР происходит всё чаще, что выдвигает проблему обучению в число актуальных задач, имеющих как теоретическую, так и практическую ценность.
С расширением в области приложений, углублении специализаций и увеличением сложности современных САПР систем в машиностроении, важной становится задача по созданию методов и средств необходимых для обучения персонала принципам CAE анализа.
Прикладные компьютерные технологии являются одной из главных причин инновационного развития и решения задач модернизации. Конкурентоспособность предприятий напрямую зависит от использования автоматизированного проектирования и умения персонала пользоваться системами CAE анализа. Развитие и повышение эффективности различных систем проектирования и производства происходит не достаточно быстро из- за недостатка обученных специалистов, обладающими необходимыми навыками для работы с системами. САПР по определению является сложным процессом, включающим в себя взаимодействие проектировщиков и комплексов проектных работ. Наиболее важные функции, остаются за человеком:
-Анализ результатов расчётов.
-Принятие проектных решений.
Выполнение этих функций требует от проектировщика развитых умений и навыков. В настоящий момент квалификация проектного персонала является основным фактором, который определяет результат в целом.
В настоящее время САПР используется во многих предприятиях и проектных организациях, позволяя улучшить проектную детальность, выводя её на новый уровень. Вместе с этим повышаются темпы и качество проводимого проектирования, сложные инженерные расчёты выполняются более качественно.
Геометрическое моделирование не единственный способ проектирования современного оборудования. Производство работоспособной продукции, способной составить конкуренцию на рынке, требует применение комплексного инженерного анализа.
Прочностной анализ различных конструкций и машин выполняется при помощи САПР (систем автоматизированного проектирования), в которой встроен модуль CAE необходимый для проведения расчётов, анализа и проверки.
На данный момент системы конечно-элементного анализа только начинают активное внедрение в промышленную отрасль машиностроения. Несмотря на это существует множество программных комплексов , предназначенных, как и для CAD/CAM/CAE анализа, так и имеющих более узкое направление. Программные продукты для проведения CAE анализа имеют небольшие различия в видах анализа, расчётов и в используемых инструментах проектирования. Несмотря на то, что CAE системы облегчают проектирование изделий, при этом улучшая процесс производства и повышая качество, в настоящее время находятся на стадии развития и внедрения в промышленность.
Поэтому создание компьютерного программного продукта для помощи инженеру в расчётах задач прочностного анализа является актуальной задачей.
Цель работы заключается в повышении качества обучения навыкам решения задач прочностного анализа в САЕ-системе на основе применения программного обучающего приложения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Выполнить исследование задач прочностного анализа, определение области их применения и выявление основных признаков, отвечающих за отличительные особенности.
2) С помощью экспресс анализа основных CAE систем выявить наиболее подходящие для проведения расчётов программный комплекс.
3) Основываясь на собранных данных и проведённых анализах, разработать программное приложение, позволяющее улучшить навыки работы персонала в CAE системе.
Основные принципы работы в CAE системе позволили создать программное приложение для помощи пользователю и отработать метод решения задач прочностного анализа.
Методы исследования. Для решения поставленных задач используются методы автоматизированного 3D проектирования, метод конечных элементов, программирования на языке С#.
Достоверность результатов работы подтверждена совпадением результатов, полученных при конечно-элементном расчете и аналитических исследованиях прочности балки.
Научная новизна. В диссертационной работе представлено разработанное компьютерное программное приложение, позволяющее повысить качество обучения персонала навыкам решения задач прочностного анализа.
Практическая значимость. Заключается в использовании программного приложения, которое позволяет повысить уровень знаний и навыков обучающихся при решении задач прочностного анализа в CAE системе.
Апробация результатов. Диссертационная работа обсуждалась на заседаниях кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы» ТГУ.
Структура диссертации и объём работы. Состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка использованной литературы. Объём диссертации - 70 страниц. Список литературы состоит из 30 наименований.

Купить