Основные функции CAE-систем
Основные функции CAE-систем ? проектные процедуры анализа, моделирования, оптимизации проектных решений.
В состав машиностроительных CAE-систем прежде всего включают программы для выполнения следующих процедур:
? моделирование полей физических величин, в том числе анализ прочности, который чаще всего выполняется в соответствии с методом конечных элементов (МКЭ);
? расчет состояний моделируемых объектов и переходных процессов в них средствами макроуровня;
? имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри.
Основные части программ анализа с помощью МКЭ:
? библиотеки конечных элементов,
? препроцессор,
? решатель
? постпроцессор.
Библиотеки конечных элементов (КЭ) содержат модели КЭ — их матрицы жесткости. Для решения разных задач применяются различные КЭ по типу:
? модели (анализ упругих или пластических деформаций, моделирование полей температур, электрических потенциалов и т.п.),
? формы (например, в двумерном случае — треугольные или четырехугольные элементы),
? набора координатных функций.
Препроцессор — это компьютерная программа, принимающая данные на входе и выдающая данные, предназначенные обработки программой-решателем. Исходные данные для препроцессора — геометрическая модель объекта, чаще всего получаемая из подсистемы конструирования. Основная функция препроцессора — представление исследуемой среды (детали) в сеточном виде, т.е. в виде множества конечных элементов.
Решатель — программа, которая ассемблирует (собирает) модели отдельных КЭ в общую систему алгебраических уравнений и решает ее выбранным методом.
Постпроцессор – программа, которая служит для визуализации результатов решения в удобной для пользователя форме. В машиностроительных САПР это графическая форма. Пользователь может видеть исходную (до нагружения) и деформированную формы детали, поля напряжений, температур, потенциалов и т.п. в виде цветных изображений, в которых палитра цветов или интенсивность свечения характеризуют значения фазовой переменной.
Основные функции CAM-систем
Основные функции CAM-систем:
? разработка технологических процессов,
? синтез управляющих программ для технологического оборудования с ЧПУ,
? моделирование процессов обработки,
? генерация постпроцессоров для конкретных типов оборудования с ЧПУ,
? расчет норм времени обработки.
CAM-системы позволяют разработать коды программ для станков с ЧПУ на основе данных результатов конструкторского проектирования, поступающих из CAD . В коде программы определяют и кодируют геометрию заготовки, траектории движения подвижных органов станка и параметры обработки.
Прототипирование— непосредственная реализация разработанной геометрической модели. Для прототипирования широко используется различные методы 3D печати, например стереолитография, основанная на построении трехмерного объекта из ряда слоев фотополимера, избирательно отверждаемого при облучении.
Задачи технологического проектирования
Главные особенности проектирования технологических процессов:
? многовариантность проектных решений.
? слабая формализация многих проектных задач.
К легко формализуемым задачам технологического проектирования относятся:
— расчет припусков и межпереходных размеров;
— расчет режимов резания;
— нормирование технологического процесса.
Решение слабоформализуемых задач основывается на типовых решениях. Это такие задачи, как:
выбор заготовки,
разработка маршрута обработки детали,
выбор станков,
выбор инструментов и т.д. .
Последовательность проектных процедур при синтезе технологических процессов:
1) Ввод описания чертежа детали.
2) Синтез маршрутов (планов) обработки для всех поверхностей детали.
3) Синтез принципиальной схемы технологического процесса.
4) Синтез маршрута обработки детали.
5) Синтез состава и структуры операций технологического процесса.
6) Доработка технологического процесса (расчет режимов резания, нормирование).
7) Оформление документации.
Структура CAD/CAM систем
Машиностроительные САПР имеют многомодульную структуру.
В составе развитых САПР имеются следующие подсистемы:
1. Геометрическое (графическое) ядро. Геометрическое ядро реализует основные операции и процедуры геометрического моделирования.
2. Подсистема двумерной (2D) графики, используемая прежде всего для получения чертежной документации.
3. Подсистема 3D твердотельного (объемного) моделирования. Именно в ней реализуются процедуры конструктивной геометрии с использованием базовых элементов формы.
4. Подсистема 3D поверхностного моделирования, используемая для проектирования деталей со сложными поверхностями (лопатки турбин, корпуса самолетов, автомобилей, кораблей и т.п.) и иногда называемая подсистемой промышленного дизайна.
5. Специализированные модули, ориентированные на проектирование изделий определенного типа, например, штампов, деталей из листовых материалов, литых изделий и т.п.
6. Подсистема САМ для проектирования технологических процессов, синтеза программ для оборудования с ЧПУ, моделирования механической обработки и т.п.
7. База данных, включая архивные и справочные подсистемы.
8. Подсистема инженерного анализа, включающая программы типа Ansys и Adams для моделирования изделий на микро- и макроуровнях.
9. Подсистема импорта и экспорта (обмена) данных с поддержкой ряда используемых графических форматов.
10. Подсистема PDM управления данными и проектированием.
