VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В отличие от прочностных расчетов методом конечных элементов, которые вошли в обычную практику инженеров-технологов, динамические расчеты с помощью специализированного программного обеспечения до сих пор в силу многих причин не стали непременным атрибутом инженерного конструирования. [2]

В настоящее время принято мнение о том, что изучение динамики механической системы может быть выполнено путем комбинации физических экспериментов и компьютерного моделирования. Если есть доступный экспериментальный образец механической системы, то можно поставить ряд физических экспериментов и определить интересующие характеристики этого объекта. Измеряемые динамические характеристики обычно включают линейные и угловые перемещения, скорости и ускорения, усилия между элементами конструкции, а также между механизмом и внешними по отношению к нему объектами (фундаментом машины, автомобильным мостом, железнодорожными путями и т.д.). [1]

Для определения различных динамических показателей на разных режимах работы механической системы обычно требуется поставить большое число физических экспериментов, а также оснастить испытательную площадку сложным и обычно дорогим измерительным и регистрирующим оборудованием. Объем работ по подготовке механизма к испытаниям, по установке и настройке измерительного оборудования, обработке и изучению полученных результатов значителен, а стоимость таких работ высока. [3]

Вместе с тем при проведении физических экспериментов не всегда возможно измерение всех интересующих динамических показателей – приходится преодолевать проблемы, связанные с погрешностями измерительных приборов. Кроме того, испытания машин на предельных или нештатных режимах, очень дорогостоящие в силу дороговизны образцов или оборудования, которые разрушаются, либо опасны, как эксперимент, показанный на рис.1.

a)

б)

Рисунок 1 – Проведение некоторых натурных экспериментов с автопоездом связано с опасностью его переворота и требует оснащения аутригерами:

а) – натуральный эксперимент; б) – компьютерное моделирование

Компьютерное моделирование – привлекательная замена физическим экспериментам, поскольку не требует изготовления экспериментального образца; с помощью компьютерного моделирования может быть поставлено любое число численных экспериментов и получены любые динамические показатели. Компьютерные модели могут быть использованы для выявления и устранения проблем еще до производства первого образца, что особенно важно для штучных и мелкосерийных производств.[4]

В сравнении с натурными экспериментами компьютерное моделирование – очень полезный инструмент, который обеспечивает всесторонний, рентабельный и безопасный анализ динамики механических систем. Сложность динамического анализа заключается в невозможности точного аналитического исследования даже простых механических систем, поскольку динамика, как правило, описывается системами дифференциальных или дифференциально-алгебраических уравнений, решение которых аналитически получить невозможно. [4]

Динамика в проектировании механических систем рассматривается с помощью динамической модели и определяет усилия взаимодействия между элементами конструкции в шарнирах, сочленениях, опорах, силовых (пружинах, рессорах, демпферах) и крепежных элементах на штатных и экстремальных режимах работы. [5]

Рисунок 2 – Динамическая модель проектирования механических систем

Список литературы

1. Математическое обеспечение САПР элементов и систем автоматики [Текст]/ Кузина И.В., Жданов В.С., Денисова Т.С., Ваганова М.Ю. – М.: МИЭМ, 1990. – С. 24-26.

2. Системы автоматизированного проектирования/ Норенков И.П.. Кн. 1: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1986. –С. 134-137.

3. Методические указания по выполнению лабораторных работ/ Иванько А.Ф., Шурыгин В.Н. САПР. – М.: Мир книги, 1994. – С 34-38.

4. Прикладные инженерные программы для работы механика / Р.В. Власов, В.А. Титова // Материалы ІІ Международной научно-практической конференции «Научные диалоги в эпоху инновационных преобразований общества». – Саратов октябрь 2013 г. – Саратов: ООО «Институт исследований и развития профессиональных компетенций», 2013.-С.167-170.

5. Власов, Р.В. Создание автомобиля сложных форм в компас-3D [Текст] / Р.В. Власов, В.А. Титова // Материалы Международной научно-практической конференции "Наука и молодежь". – Волгоград 11-14 апреля 2014 г. - Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2014. – С. 156-158.

Код для цитирования: Скопировать