Пильов В.О., Шеховцов А.Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників. Том 4. Основи САПР ДВЗ

Подождите немного. Документ загружается.

Структурну схему блока синтезу геометричних моделей поршнів зображе-

о на рис.2.12.

По-друге, – підсистема в типізації нових конструкцій (блок

). Методика такої типізації також є загальною і розглянута в п.7.4.4. По-

ретє

, це набір даних, що визначають модель експлуатації. Тут блок г ри-

івня

обов’

ної САПР ДВЗ.

овірності результату. З цього

приво

відсутнє, то це позначає звертання до рис.7.41.

жності та

сунку, що розглядається, відповідає блоку 2 рис. 2.14 і даним табл.7.9.

І, на останнє, не мають нумерації блоки, що позначають рівень

складності моделей аналізу. Відповідно до класифікації п.7.5.2 тут

залучено моделі рівнів 0 та 1 – 4. Неважко показати, що останні мають

ієрархічну вкладеність, тобто використання моделі наступного р

язково потребує розв’язання задачі

попереднього. Вказані блоки теж

є розробленими і відповідають змісту блоків 6 – 8 схеми рис.2.14, тобто

для підсистеми оптимізації є зовнішніми. Таким чином, маємо модульний

принцип розробки системи.

Вказане дозволяє впроваджувати в процес проектування двигуна

окремі автоматизовані підсистеми та поєднувати їх в єдиному комплексі,

що забезпечує досягнення стратегічної мети фірми з ефективного поетап-

ного

впровадження інтегрова

Методологія проходження проекту в блоці (або багатоетапній САПР)

оптимізації термонапруженого стану поршнів націлена на максимально

можливу реакцію системи на запит користувача та отримання результату з

найменшими витратами часу без втрати дост

ду слід додержуватися переважних потоків (маршрутів) проходжен-

ня проекту та використання математичних

моделей нижчих рівнів склад-

ності, але не нижче другого. Це пояснюється можливістю автоматизації

математичних методів аналізу й оптимізації для моделей вказаних рівнів.

Розглянемо порядок виконання проектних процедур, що подані на

рис.7.41.

У зв’язку з наявністю модульного принципу побудови системи бу-

демо надалі пояснення щодо виділених кольором блоків зовнішніх підсис-

тем

супроводжувати посиланнями до відповідних рисунків. Коли поси-

лання на рисунок

Мова йде про такий порядок процедур:

1. Перевірка вхідного рішення на припустимість наданого рівня фор-

сування. Вона є обов’язковою, оскільки зростання якості конструкції дви-

гуна практично завжди передбачає підвищення його літрової поту

390

інших едуру виконують у блоці 1 з

визна

зміні

то загального виразу оці-

нки в

л.7.13 – 7.15). Якщо подана конструкція відповідає запла-

но

езу конструкторської документації. В противному разі

конкр

показників енергоємності. Вказану проц

ченням чисельної оцінки теплонапруженості поршня за узагальненим

критерієм бажаності

темп

(7.58). Прикладом такої оцінки можуть служити

дані рис. 7.40. При отриманні вказаних даних використано модель другого

рівня складності, а при її розробці – четвертого.

У випадках виконання модифікації двигуна зі зміною технологічного

призначення або при конструкції КЗ, що впливає на зростання її теп-

лонапруженості, оцінку якості об’єкта проектування слід виконувати без-

посередньо з використанням моделей рівня 4, тоб

ідносного ресурсу КЗ

(2.3). Зрозуміло, що час відгуку системи на

запит користувача при звертанні до виразу (2.3) з урахуванням впливу мо-

делі експлуатації

Ξ набагато перевищує час обробки виразу (7.58). Водно-

час накопичення інформації з використання виразу (2.3) дозволяє встано-

вити чисельну відповідність ж значеннями локальних критеріїв теплона-

пруженості

21−

∆t

і частковими критеріями бажаності

21−

∆t

Таким чином, з’являється можливість “навчання” системи і використання

більш “швидкого” критерію

темп

за виразом (7.58). Загальну методику та-

кого переходу з використанням функції бажаності Харрінгтона викладено

в п.7.5.6, 7.5.7.

Незалежно від результату оцінки якості конструкції здійснюється

перехід до блока 2.

2. Перевірка в блоці 2 узагальненого рівня якості конструкції двигу-

на

∑

(див. таб

мі

ваному рівню, тобто технічному завданню на двигун в цілому, здійсню-

ють перехід до синт

етизують ТЗ даного етапу проектування (блок 3) та переходять до

синтезу можливих варіантів типових конкуруючих конструкцій поршнів з

множини

∈ (блок а) і відсіювання початкових точок оптимізації (блок

5).

3. Основна мета блока 5 – звуження області пошуку від загальної

∈

до окресленої межами

⊂

∈

. Для цього синтезовані на ос-

нові вираз 7) типові схемні рішення поршнів (блок

а) підлягають ана-

лізу

у (7.1

використанням чисельного

(7.58), тобто моделі рів-

ня 2.

з критерію

темп

Через відсутність моделі (7.58) в період “навчання” системи аналіз

391

початкових точок

∈

здійсн творчому втручанні конструк-

тора, з використанням моделей нечітких смислових відношень рівня 1.

Прикладом такого аналізу є дані п.7.5.4. Уточнення даних щодо аналізу

конструкцій в блоці 5 може бути виконано з використанням математичних

моделей рівнів 3 і 4

Коли базу даних з типових конструктивних елементів поршнів мно-

жини

X вичерпано (умова 6), здійснюють перехід до основної процедури –

оптимізації конкуруючих конструкцій

юється при

∈

в блоці 7.

4. За своєю зовнішньою структурою блок конструктивної оптимізації

7 відп

овідає попередньо розглянутому блоку 5. При цьому синтез схемних

рішен типових моделей поршнів з множини

⊂

здійснюється в під-

системі блока

б.

Прикладами оптимізації конструкцій з використанням моделі нечіт-

ких смислових відношень (рівень 1) є дані п.7.5.5 з використанням уза-

гальненої функції бажаності

темп

(рівень 2) – ис.7.39 та табл.7.7, з

урахуванням най

дані р

більш важкого експлуатаційного режиму навантаження

двигу

знач

на за критерієм руйнуючих пошкоджень

(рівень 3) – результати

табл.7.10.

5. Після одержання ень локальних оптимумів

)(

опт

оптопт

∈

здійснюється їх порівняння в блоці 8 з метою визначення гло-

бального оптимуму

maxопт.

няння мож

D (7.52), (7.61) – (7.63). Прикладом тако

уть служити дані табл.7.11 та рис.7.40.

щ д

го порів-

Як о базу аних

0 0

∈

не вичерпано, повертаються до бл -

ових схемних рішень

оку 7 оп

тимізації н

, якщо вичерпано, – здійснюють перехід

до блоку 9 – аналізу кції

maxопт.

D .

6. Обов’язковою умовою використання блок

констру

а 9 є визначення віднос-

ного р

(2.3

в табл.7.8 – 7.9, результат

ураху

есурсу роботи КЗ

) з урахуванням моделі експлуатації двигу-

на певного призначення. Прикла моделі експлуатації швидкохідних дизе-

лів сільськогосподарського призначення подано

вання моделей – в табл.7.6.

7. Повернення з блока 9 до блоків 1 – 2, аналогічно до розгляду вхід-

ного рішення, визначає наступний напрям проектування. Коли результат

оптимізації не відповідає вимогам ТЗ, останнє, можливо, коригується в

392

блоці 3 та здійснюється пошук нових конструктивних рішень на основі

форму

ринципово не виключаються випадки, коли нові конструктивні

рішен

вина пі-

сля че

но і, і при запропонованому загальному підході до

проце

вання нової уявної оригінальної моделі поршня (блок 4). Приклади

рекомендацій щодо розробки таких моделей подано в п.7.5.3. Наступний їх

аналіз виконується шляхом синтезу нової геометричної моделі поршня в

блоці

а з використанням оригінальних елементів на основі розширення ви-

разу (7.18). Реалізація цього розширення передбачає використання блоку 5

рис.2.12.

8. Аналіз оригінальних конструкцій в блоці 5 здійснюється шляхом

використання моделей нечітких смислових відношень рівня 1 (див. п.7.5.4,

рис.7.31, 7.32) з подальшою типізацією нових елементів в блоці

в.

9. П

ня знову не дозволяють досягти потрібного результату або не задо-

вольняють певним обмеженням ТЗ. До таких обмежень, наприклад, можна

віднести вимоги щодо технологічності конструкції. Остання обста

ргового аналізу якості конкуруючих конструкцій в блоці 2 потребує

можливості повернення до блока 1 системи проектування КЗ

(див.

рис.2.14), переформулювання ТЗ цього рівня, повторного пошуку констру-

кції за комплексним критерієм якості робочого процесу, токсичності вики-

дів та ресурсу роботи

∑

Таким чином, нами розглянуто останню схему та відповідну методо-

логію оптимізації теплонапруженого стану конструкції поршня. Важливо,

що розроблена підсистема використовує цілий набір математичних моде-

лей різних рівнів склад ст

су проектування залишає право вибору моделі певного рівня за прое-

ктувальником. Остання обставина дозволяє розглядати розроблену

підсис-

тему САПР поршня швидкохідного дизеля як систему, що реалізує певну

форму організації автоматизованих методів розв’язання проектно-

конструкторських задач з урахуванням взаємодії фахівців, програмних, ма-

тематичних, інформаційних і технічних засобів забезпечення проекту. Під-

вищення якості проектування та скорочення терміну проектних робіт дося-

гаються завдяки поданій методології, е попередній аналіз конструкцій

здійснюється з використанням моделей нижчих рівнів складності, а вико-

ристання уточнених методик – після звуження області пошуку рішень. На-

ведені в даному розділі приклади фактично складають цикл пілотного про-

ходження проекту по забезпеченню призначеного рівня теплонапруженості

393

форсованого до 25 кВт/л тракторного двигуна.

Конструктору відома безперечна теза, що тривалість і вартість прое-

кту визначаються тим, як вчасно приймаються основні технічні рішення.

Повертаючись до розгляду схеми рис.7.41 та оцінки складності багатоцик-

лових процедур оптимізації ще раз слід відзначити важливість прогнозу-

вання

их моделей. Наведіть приклади таких

моделей з різних навчальних дисциплін.

2. Дайте оцін чних моделей, що

були н

особливостей методу її реалізації.

ні в табл.7.3, 7.4.

ій

по-

хибці м

ристання в САПР ДВЗ структур-

них то

ри-п’ять прикладів функціональних математичних

моделе

показників якості конструкцій СТС на початкових стадіях їх

проек-

тування, тобто до виконання експериментальних випробувань. З цього

приводу розглянутий комплекс підходів до використання математичного

забезпечення САПР дозволяє практично реалізувати сучасні методи “вір-

туального” проектування, суттєво скоротити терміни розробки проектів та

підвищити якість моторної техніки.

Контрольні запитання і завдання

1. Поясніть різницю та необхідність використання в САПР ДВЗ тео-

ретичних та емпіричних математичн

ку ступеня універсальності математи

аведені вами вище.

3. Яка математична модель, з послідовним чи паралельним алгори-

тмом, буде більш економічною?

4. Математичні моделі вищих чи

нижчих рівнів складності будуть

більш економічними?

5. На прикладах табл.7.2 – 7.4 поясніть ствердження, що точність

математичної моделі залежить від

6. Виконайте аналіз точності варіантів розрахунків температурного

стану поршня, що пода

7. Виконайте аналіз адекватності варіантів розрахунків температур-

ного стану поршня, що подані в табл.7.3, 7.4, при заданій припустим

оделі 1 %, 5 %.

8. Наведіть власні приклади вико

пологічних, каркасних, аналітичних, алгебрологічних, канонічних

математичних моделей та геометричних макромоделей.

9. Наведіть чоти

й САПР ДВЗ.

10. Наведіть переваги використання в САПР ДВЗ аналітичних функ-

394

ціональних математичних моделей, алгоритмічних моделей.

, що точність результату розрахунку тем-

перат

жить від тем-

перат

, віднести до використання моделей чітких смислових відно-

шень?

слових відно-

шень)

лід віднести аналіз рядків 6 – 10 табл.7.13 – 7.15?

що засно-

вані н

розвитку на при-

кладі

матема-

тично

1. До якої з моделей (уявної, нечітких або чітких смислових відно-

шень) слід віднести твердження

урного стану деталі збільшується при збільшенні кількості ітерацій

уточнення коефіцієнта теплопровідності матеріалу, який зале

ури?

12. До якої з моделей (уявної, нечітких або чітких смислових

відно-

шень) слід віднести подані результати аналізу табл.7.3, 7.4 ?

13. Поясніть, чи слід результати, що одержані вами при виконанні

завдання 7

14. До якої з моделей (уявної, нечітких або чітких сми

слід віднести використання виразів (7.52), (7.61) – (7.63)?

15. До якої з моделей (уявної, нечітких або чітких

смислових відно-

шень) с

16. На основі даних табл.7.13 – 7.15 складіть вирази моделей чітких

смислових відношень для знаходження значень

пал

енерг

а використанні узагальненої функції бажаності Харрінгтона.

17. Поясніть використання принципів блочності і

впровадження схеми рис.7.41 оптимізації теплонапруженого стану

поршня.

18. Запропонуйте порядок розробки і впровадження блоків

го забезпечення САПР за рис.2.14 і рис.7.41.

395

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Пильов В.О. Автоматизоване проектування поршнів швидкохід-

них дизелів із заданим рівнем тривалої міцності. – Харків: Видавничий

центр НТУ “ХПІ”, 2001. – 332 с.

2. Тимченко А.А. Основи системного проектування та системного

аналізу складних об’єктів: У 2-х кн. Кн.1. Основи САПР та системного

проектування складних об’єктів / За ред. В.І

. Бикова. – К.: Либідь, 2000. –

270 с.

3. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС:

Алгоритмы прикладных программ / Р.М. Петриченко, С.А. Батурин, Ю.Н.

Исаков и др./ Под общ. ред. Р.М. Петриченко. – Л.: Машиностроение. Ле-

нингр. отд-ние, 1990. – 328 с.

4. Энгельке У.Д. Как интегрировать САПР и АСТПП: Управление и

технология / Пер. с

англ. В.В. Мартынюка, Д.Е. Веденеева / Под ред. Д.А.

Корягина. – М.: Машиностроение, 1990. – 320 с.

5. Справочник по САПР / А.П.Будя, А.Е.Кононюк, Г.П.Куценко и

др. / Под ред. В.И. Скурихина. – К.: Тэхника, 1988. – 1988.

6. Оптимизация конструкций теплонапряженных деталей дизелей /

С.М. Шелков, В.В. Мирошников, Н.А.

Иващенко и др. – М.: Машино-

строение, 1983. – 112 с.

7. Исерлис Ю.Э., Мирошников В.В. Системное проектирование

двигателей внутреннего сгорания. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-

ние, 1981. – 255 с.

8. Разработка САПР. В 10-ти кн. Кн.1. Проблемы и принципы соз-

дания САПР / А.В. Петров, В.М. Черненький / Под ред. А.В. Петрова. – М.:

Высш. шк

., 1990. – 143 с.

9. САПР: Системы автоматизированного проектирования: В 9 кн.

Кн.1. Принципы построения и структура / И.П. Норенков. – Минск: Выш.

шк., 1987. – 123 с.

10. Обработка данных с помощью компьютера / Е.И. Машбиц, Г.А.

Балл, И.А. Белоголов и др. / Под общ. ред. А.А. Стогния и др. – К.: Выща

шк., 1991. – 287 с.

11. Перспективы развития

вычислительной техники. В 11-ти кн.

Кн.11. Програмное обеспечение ЭВМ / А.С. Марков, М.П. Милов, Г.В. Пе-

396

ледов. – М.: Высш. шк., 1990. – 127 с.

12. Рвачев В.Л., Шевченко А.Н. Проблемно-ориентированные языки

и системы для инженерных расчетов. – К.: Тэхника, 1988. – 197 с.

13. Справочник (SoftGuide) по программным продуктам для пер-

сональных пользователей / А.Ю. Гаевский, О.А. Леонтьев, В.Я. Петров-

ский / Под ред. А.Ю. Гаевского. – К.: ООО “ДиаТайп”, 1998. – 256 с.

14.

Глушаков С.В., Мельников И.В. Персональный компьютер. –

Харьков: Фолио; М.: ООО “Издательство АСТ”, 2000. – 520 с.

15. Глушаков С.В., Ломотько Д.В., Мельников И.В. Работа в сети

Internet. – Харьков: Фолио; М.: ООО “Издательство АСТ”, 2001. – 346 с.

397

ДОДАТКИ

Додаток 1. Алфавітний покажчик можливого типового

складу систем ПЗ САПР

№

п.п.

Назва

програмного

продукту

Фірма-виробник Сторінка

1 2 3 4

1 3D Studio Kinetix 122

2 Access Microsoft 228

3 ADAMS Mechanical Dynamics 160-161, 253

4 ANSYS Ansys 160-163, 253

5 AutoCAD Autodesk 147, 161, 267

6 AutoSEA VASci 160

7 Borland Pascal Borland International 102,109

8 CADdy ZIEGLER-Informatics 147

9 CAEFEM

Concurent Analysis Cor-

poration

161

10 Cimatron Cimatron 144, 147

11 Corel Draw Corel 122

12 Corel Xara Xara 122

13 COSMOS

Structural Reseach &

Analysis Co

160, 161

14 CuneiForm Cognitive Technologies 156

15 dBASE V Borland International 228

16 Delphi Borland International 102

17 Disk Defragmenter Microsoft 97

18 Dragon Dictate Dragon Systems 156

19 Dragon Naturally Speaking Dragon Systems 156

20 Euclid Marta Datavision 31, 147

21 Excel Microsoft 53, 17,118,198

22 Extreme 3D Macromedia 122

23 Far Eugene Roshal 103

24 FineReader ABBYY Software House 156, 245

25 Fortran POWERSTATION Microsoft 102

26 FreeHand Macromedia 121

27 ICEM CFD Ansys 160

28 Illustrator Adob Systems 121

Kaspersky Anti-Virus

Scanner

Kaspersky Lab 104

30 Kompas-PDM АСКОН 153

31 Lingvo BIT Software 156

398

Продовження додатка 1

1 2 3 4

32 Lotus 1-2-3 Lotus 117

33 LS-DYNA

Livermore Software

Technology Corp.

160

34 LVMFlow INTERSED 177

35 MGI PhotoSuite SE MGI Software Corp 116, 117

36 Microsoft Paint Microsoft 116, 122

37 Microsoft SQL Server Microsoft 228

38 Microsoft Word Microsoft

108, 111, 110,

113, 115, 121,

198

39 MicroStation Bentley Systems 147, 161

40 NASTRAN MCS.Software 160, 161

41 Norton Commander Symantec 103

Norton Commander

for Windows

Symantec 103

43 Norton Diagnostics Symantec 105

44 Norton Editor Symantec 114

45 Norton Speed Disk Symantec 97

46 Norton System Doctor Symantec 105

47 Oracle Oracle Corporation 228

48 Page Maker Abob systems 115

49 Photo Album Extension PTS 149

50 Photo Magic Micrografx 124

51 PhotoWorks Solid Works Corporation 149

52 PhotoWorks Release Solid Works Corporation 149

53 Picture Publisher Micrografx 122

54 Pro/Ingeneer PTS

146, 153, 161,

163

Pro/Intralink Workgroup

Manedger

PTS 153

56 Pro/Mechanica PTS 161

57 Promt ПРОМТ 156

58 QuarKXPress QuarK 115

59 Quatto Pro Borland International 117

60 Raster Arts Consistent Software 155

61 Rhinoceros

Robert Me Neel &

Associates

122, 123

62 RUMP Лингвистика 93 156

63 Search Inter MECH 153, 230, 232

64 SoftImage 3D Microsoft 122

65 Solid Works Solid Works Corporation

144, 147, 153,

161, 184

399