Выбор методики

В применяемой методике должны быть использованы все необходимые на конкретном этапе проектирования параметры. В то же время методика должна быть описана в промышленных терминах. Предпочтительным является выбор методики, соз­данной на базе отраслевых норм. При использовании малорас­пространенных методик должна быть представлена ее теорети­ческая обоснованность, а достоверность доказана эксперимен­тально. Одну и ту же задачу при проектировании можно решить с использованием разных методик. Выбор зависит как от глуби­ны проектирования (то, что нам нужно), так и от объема исход­ных данных — числа известных параметров (то, что мы имеем).

Классификация расчетов

По цели расчета и его результатам они подразделяются на следующие типы расчетов: проектировочные, поверочные и оптимизационные.

К проектировочным относятся расчеты, выполняемые с це­лью определения основных параметров объекта, например для основных видов промышленного транспорта это расчет произ­водительности (для ленточных конвейеров тяговый расчет).

К поверочным относятся расчеты, выполняемые с целью уточнения отдельных параметров объекта. Например, для лен­точного конвейера к ним можно отнести: уточненный тяговый расчет (проверка и уточнение выбора роликов, барабанов и лен­ты); прочностной расчет отдельного барабана (уточнение тол­щины стенок обечайки, диаметр вала и подшипников опоры).

К оптимизационным относятся расчеты, выполняемые с це­лью определения диапазона изменения основных параметров объ­екта, при которых, например, снижаются затраты на эксплуатацию объекта или увеличивается продолжительность работы без обслуживания.

По объектам расчеты подразделяются на следующие виды: производительность, тяговый расчет, выбор конструктивных параметров, проверка прочностных характеристик, определение надежности и ресурса, определение стоимости, оптимизация ка­питальных затрат на ленточный конвейер (выше скорость —> уже лента —» дешевле лента, в то же время чем уже лента, тем меньшая доля поперечного сечения используется производи­тельно) и т.п.

К программным продуктам, позволяющим рассчитать напряженное состояние конструкции относятся Ansys, LS-DYNA, ADAMS, CosmosWorks, CADfix, Pro/Engineer, Autodesk Mechanical Desktop, ИСПА.

Наиболее часто в программных продуктах, позволяющих рассчитать напряженное состояние конструкции используются методы конечных элементов, конечных объемов и конечных разностей.

Лекция 6 Расчет напряженно-деформированного состояния конструкции методом конечных элементов в программном комплексе.

При проектировании конструкций перед инженером стоит задача нахождения распределения напряжений или поля напряже­ний. Практически все используемые в настоящее время средства решения этой задачи опираются на программные реализации раз­личной степени сложности и глубины исследования. Подавляю­щее число таких реализаций опирается на метод конечных эле­ментов (МКЭ). При этом сплошная среда (конструкция в це­лом) моделируется путем разбиения ее на области (конечные элементы), в каждой из которых поведение среды описывается с помощью отдельного набора заданных функций, представляю­щих напряжения и перемещения в указанной области. Эти функции задаются в такой форме, чтобы удовлетворить условиям непрерывности описываемых ими характеристик во всей среде. Интерфейс программ, реализующих этот метод, позволяет проделывать манипуляции по созданию модели реальной конструкции, в которой учитываются эти функции.

При работе с программами, реализующими МКЭ, следует иметь в виду, что увеличение числа элементов при описании модели повышает точность результатов.

В современном проектировании широко используются различные программные пакеты автоматизированного конструирования (computer-aided engineering — CAE), позволяющие оценивать проекты на каждом этапе Процесса разработки. Средства CAE позволяют анализировать кинематику или динамику поведения проектируемого агрегата. В некоторых случаях средства CAE позволяют определить распределение напряжений или температур в механических компонентах, расчитанных на физическую или тепловую нагрузку. Возможно также проведение вибрационного анализа компонента, на который будет воздействовать динамическая нагрузка. Перечисленные задачи решаются при помощи средств анализа методом конечных элементов. Примером коммерческих программ конечноэлементного анализа являются NASIТRAN, ANSYS, CosmosWorks и др.

На заре своего существования метод конечных элементов применялся главным образом в строительной механике. Многие коммерческие пакеты, основанные на методе конечных элементов, изначально предназначались для решения строительных задач. Однако вскоре стало ясно, что методы конечных элементов имеют более широкую область применения: задачи теплопереноса, распределения электростатического потенциала, механики жидкостей, вибрационного анализа и многие другие.