<<
>>

Программная реализация

На рынке программных продуктов представлено большое разнообразие CAD-систем, которые, решая определенные инженерные задачи, используются и для профессиональной подготовки будущих инженеров.

Большинство из них в последних версиях поддерживают как плоскопроекционное черчение, так и трехмерное моделирование. Создаваемые с их помощью модели могут непосредственно или после доработки использоваться в качестве иллюстративного материала электронных учебников. Еще в большей степени они отвечают задаче обучения студентов профессиональным умениям, связанным с работой с конструкторской документацией, а также компьютерным моделированием конструкций и изделий отраслевого назначения.

Степень популярности этих пакетов различна. Для одних количество инсталляций исчисляется десятками и сотнями, для других - десятками и сотнями тысяч. По данным на конец 2000 года [143], к числу мировых лидеров по количеству продаж среди промышленных CAD-систем отнесены пакеты Pro/Engineer, AutoDesk Mechanical Desktop, CATIA, Solid Edge, SolidWorks, Cadkey и др. По существующей классификации перечисленные пакеты относятся к системам разного уровня. Так Pro/Engineer и CATIA - так называемые тяжелые пакеты, и в сумме они имеют более 35% выданных лицензий. Однако в денежном выражении их успех еще более значителен. Лидирует в этом списке Pro/Engineer корпорации РТС со стоимостью одного рабочего места около 14 тыс. дол. США. Пакеты Solid Edge, SolidWorks, Cadkey, AutoDesk Mechanical Desktop - пакеты среднего уровня. Являясь более привлекательными по цене, они в своих последних версиях по функциональности почти не уступают тяжелым пакетам.

В России безусловными лидерами являются пакет КОМПАС-ЗГ) (разработчик - фирма АСКОН. единственная из специализирующихся в области компьютерной графики отмечена агентством «Эксперт РА» как входящая в число наиболее крупных ИТ-компаний) и следующий вслед за ним пакет T-FLEX CAD 3D.

Оба пакета можно отнести к среднему уровню.

Среди отечественных пакетов нет систем аналогичного уровня, и поэтому и в промышленности, и в высшей школе в основном используются системы западных и российских производителей. Наши исследования показывают, что наибольшую популярность в вузах Украины имеют пакеты SolidWorks, КОМПАС- 3D, AutoCAD. Это пакеты примерно одного уровня, имеют похожий интерфейс и используют однотипные методы компьютерного моделирования.

SolidWorks

CAD-система SolidWorks, как и многие из существующих систем автоматического проектирования, реализует возможности твердотельного моделирования. Ее изначальная ориентация на среду Windows позволяет минимизировать количество операций, необходимых для ввода данных. Это не только ускоряет, но и упрощает моделирование. Интерфейс SolidWorks полностью поддерживает такие общепринятые в Windows приемы работы, как многооконность и возможность одновременной обработки нескольких деталей или сборок, настройку пользователем экрана системы, меню и панелей инструментов, использование графического буфера обмена, технологии OLE, гибкую систему помощи, средства сетевой поддержки и др. Гибкость пользовательского интерфейса позволяет создать индивидуальную среду проектирования пользователя в соответствии с задачами и методами проектирования.

SolidWorks базируется на параметрическом геометрическом ядре ParaSolid, и в ней предусмотрены следующие функциональные возможности: Моделирование трехмерных изображений деталей машин.

Содержится набор средств создания сложных твердотельных параметрических моделей в трехмерном пространстве.

Процесс моделирования начинается с выбора конструктивной плоскости, в которой строится двухмерный эскиз, и при последующих трансформациях эскиз преобразовывается в твердое

тело. В процессе построения эскиза доступен весь набор геометрических построений и операций редактирования, разработанный для плоскопроекционного черчения. Эскиз конструктивного элемента может быть легко отредактирован в любой момент работы над моделью.

Основными формообразующими операциями в SolidWorks являются команды добавления и снятия материала. Система позволяет: выдавливать контур с различными конечными условиями, в том числе на заданную длину или до указанной поверхности; вращать контур вокруг заданной оси; создавать тела по заданным контурам с использованием нескольких образующих; выдавливать контур вдоль заданной траектории; строить линейные уклоны на выбранных гранях модели, полости в твердых телах с заданием различной толщины; строить скругления постоянного и переменного радиуса; строить фаски и отверстия сложной формы; создавать линейные и круговые массивы плоских и трехмерных элементов с использованием одного или нескольких прототипов. Создание составных моделей сборочных узлов и изделий.

При проектировании составных моделей разрабатываются новые узлы и детали с привязкой их к уже существующим элементам конструкции. Функционально обеспечивается возможность создания составной модели как сверху вниз, так и снизу вверх при любой глубине вложенности, состоящей из неограниченного количества компонент. Таким образом, допускается построение составной модели как набора отдельных трехмерных компонентов с наложением на них взаимоограничений и пространственных связей. Или же сначала осуществляется полное или частичное создание сборочной единицы, в которую по мере необходимости добавляются новые детали или редактируются уже существующие и входящие в сборку. При этом все изменения выполняются с учетом потребностей в редактировании конфигурации компонентов сборки, которая проявляется при добавлении новых деталей или редактировании существующих.

Проектирование сборки начинается с задания взаимного расположения деталей относительно друг друга, причем обеспечи

вается предварительный просмотр накладываемой пространственной связи. Одновременно выполняется анализ типа сопрягаемых поверхностей и автоматически предлагается использовать те виды сопряжений, которые в наибольшей степени подходят к данному виду соединения.

Например, для цилиндрических поверхностей могут быть заданы связи концентричности, каса- тельности или совпадения, для плоскостей их совпадение, параллельность, перпендикулярность или угол взаимного расположения и т.д.

Работая со сборкой, можно по мере необходимости создавать новые детали, определяя их размеры и расположение в пространстве относительно других элементов сборки. Наложенные связи позволяют в автоматическом режиме перестраивать всю сборку при изменении параметров любой из деталей, входящих в узел. Автокрепежи автоматически добавляют крепежные элементы (болты и винты) в сборку, если в ней есть отверстие, ряд отверстий или массив отверстий, размер которых соответствует стандартным крепежным деталям.

Система гарантирует целостность описания каждой отдельной компоненты и всей сборки в процессе параллельного проектирования, обеспечивая тем самым эффективную групповую работу над сборкой. Вместе со сборкой автоматически создается и ее спецификация. Здесь решается задача ориентирования в большом количестве отдельных деталей путем использования многоуровнего дерева, отражающего структуру сборочного узла. На любом этапе проектирования можно выявить и исправить ошибки размещения деталей. IJлоскопроекционное моделирование и оформление чертежей.

В SolidWorks чертеж может быть выполнен путем вычерчивания геометрии в режиме электронного кульмана с последующим оформлением чертежа. Однако более эффективным (как в инженерной деятельности, так и в процессе обучения студентов) будет получение геометрии в полуавтоматическом режиме, что возможно после создания твердотельной модели детали или сборки. При этом рабочие чертежи будут сгенерированы с изображениями всех основных видов, проекций, сечений и разрезов. SolidWorks поддерживает двунаправленную ассоциативную связь между чертежами и твердотельными моделями, так что при изменении размера на чертеже автоматически перестроятся все связанные с этим размером конструктивные элементы в трех

мерной модели. И, наоборот, любое изменение, внесенное в твердотельную модель, повлечет за собой автоматическую модификацию соответствующих двухмерных чертежей.

Таким образом, чертеж вместе с изометрическими проекциями, выносными видами, разрезами и т.п. всегда соответствует текущей версии твердотельной модели. Предусмотрена также автоматическая простановка размеров и формирование спецификаций.

Режим работы с чертежом поддерживает большое количество специальных функций, направленных на облегчение создания чертежа любой степени сложности. Реализация функций обеспечивается графическим интерфейсом с широким использованием пиктограмм, интерактивной настройки графических атрибутов, наследованием свойств существующих графических элементов чертежа, автоматическим построением ортогональных и дополнительных видов с удалением невидимых линий, автоматическим построением сечений и разрезов, автоматической простановкой размеров на геометрии, построенной по эскизам. При оформлении чертежа в значительной степени поддерживаются стандарты ГОСТ и ЕСКД. Инженерный анализ.

Так как каждая модель детали, спроектированной в SolidWorks, обладает материальными свойствами, то существует возможность контроля собираемости сборки. Можно динамически определять зазор между компонентами при перемещении или вращении компонента благодаря возможности визуализации размера, указывающего минимальное расстояние между выбранными компонентами. Дополнительно можно предотвратить перемещение или вращение двух компонентов относительно друг друга н пределах указанного диапазона.

Физическое моделирование объединяет элементы моделирования с инструментами SolidWorks, например, для реалистичного перемещения компонентов по сборке в рамках степеней свободы компонентов. При этом физическое моделирование позволяет моделировать воздействие двигателей, пружин и силы тяжести на сборки.

Модель, созданная в SolidWorks, может быть использована для дополнительных прочностных расчетов, анализа кинематики, проектирования управляющих программ в интегрированных программных модулях:

CosmosWorks модуль инженерных расчетов на основе метода конечных элементов (анализ напряженного н деформированного состояния, оптимизация формы); Design Works - модуль инженерных расчетов, включающий кинематический анализ сборок, расчет прочности, тепловой расчет; Interactive Р re Assembly ~ модуль анимации процесса сборки; PhotoWorks - модуль создания фотореалистических изображений детален и сборок с фотографическим качеством путем наложения текстур, управления источниками освещения сцены, прозрачностью, шероховатостью и отражающей способностью поверхностей.

Дополнительные модули SolidWorks. (всего более 300 программ) углубляют возможности инженерного анализа и являются чрезвычайно полезными при обучении студентов основам будущей профессиональной работы с электронной графикой. Поддержка Интернет-технологий.

SolidWorks позволяет облегчить совместный доступ к модели проектировщиков, пространственно удаленных друг от друга на значительное расстояние за счет того, что поддерживается возможность связи между проектируемой электронной моделью и ее представлением в Интернет-браузере. Благодаря технологии OLE любые изменения модели, выполненные студентами, могут быть оперативно отслежены преподаватЬлем, дистанционно наблюдающим за действиями студента по связанному объекту, встроенному в HTML-страницу. Кроме того (при наличии соответствующих прав), преподаватель имеет возможность активно вмешиваться в процесс проектирования, выполняя необходимое обучающее воздействие таким образом, как будто находится непосредственно рядом со студентом.

Более того, имеется возможность сохранять модели или сборки SolidWorks в формате VRML, делая их доступными для просмотра в сети Интернет. Это позволяет существенно сократить размеры пересылаемых файлов, так как передается только каркасное представление модели, которое тонируется непосредственно на компьютере конечного пользователя. В случае необходимости такой файл может быть доработан инструментами и средствами VRML-технологий, снабжая модель интерактивностью в соответствии с поставленными учебными задачами.

В комплект пакета входят и собственные средства для предоставления создаваемых моделей в глобальных и локальных сетях. К их числу относится специализированный браузер eDrawing и элемент управления EModelYiewOontrol, который может быть внедрен в HTML-страницу для просмотра в любом Интернет-браузере, способном воспроизвести программный код, созданный на языке Java или Visual Basic.

Файлы, предназначенные для просмотра в браузере eDrawing (имеют формат .eprt), значительно меньше по размеру, чем файлы модели SolidWorks, и в десятки, сотни и тысячи раз меньше файлов, сохраняемых в формате пиксельной графики (например, .eprt- файл для модели,.показанной на рис. 4.10, имеет размер не более 3 Кб, в то время как размер файла того же рисунка и при тех же габаритах, но записанного в формате .jpeg, будет исчисляться десятками Кб). Помимо этого, элемент управления EModelViewCoutrol обеспечивает возможность поворачивать изображение модели в окне браузера произвольным образом, рассматривая его со всех сторон, или же выполнить заранее заданную анимацию. Для того чтобы получить полное представление о конфигурации модели и проверить, не допущена ли ошибка при проектировании, предусмотрена возможность получения сечений вдоль одной из ортогональных плоскостей. Файл содержит и информацию о физических характеристиках детали. Важным является и то, что интерфейс браузера eDrawing позволяет создавать рецензии пользователей, которые сохраняются как связанный тагкир-файл. Таким образом, студент имеет возможность дать письменные пояснения к отдельным элементам модели или проекту в целом, а преподаватель - прорецензировать результаты работы студента. Весь протокол обсуждения сохраняется как структурированный набор заметок, каждую из которых можно просмотреть и на которую можно ответить, в том числе и средствами электронной почты.

Элемент управления EModelViewControl может быть встроен в любое приложение, работающее в среде Windows или непосредственно в HTML-страницу. Во многом он обеспечивает те же функции, что предусмотрены и интерфейсом браузера eDrawing. Его самостоятельное использование будет оправдано, если предполагается добавить в электронные учебные материалы интерактивность, с тем чтобы выполнить какие-либо, в том числе и нестандартные, обучающие действия в ответ на те или иные манипуляции студента с графической моделью.

K0MHAC-3D

Система K0MI1AC-3D предназначена для автоматизации конструкторской подготовки производства путем создания трехмер ных моделей деталей и сборочных единиц, содержащих как ори гинальные, так и стандартизированные конструктивные элементы. В своих последних версиях позволяет в полном объеме реализовать процесс трехмерного параметрического проектирования от идеи к ассоциативной трехмерной модели и (далее) от модели к конструкторской документации. Являясь действенным инструментом конструктора, широко используется и в учебном процессе как средство выполнения графических работ, связанных с обучением студентов основам профессиональных знаний.

Пакет программ KOMIIAC-3D включает в себя систему трехмерного твердотельного моделирования, чертежно-графический редактор и модуль проектирования спецификаций. Использование в них собственного математического ядра и параметрических технологий, разработанных специалистами АСКОН, позволяет проводить собственную стратегию моделирования и оперативно реагировать на потребности конечных пользователей.

Как и в SolidWorks, моделирование изделий в КОМПАС-ЗО можно вести различными способами: снизу вверх (используя готовые компоненты), сверху вниз (проектируя компоненты в контексте конструкции) или смешанным способом. При этом проектировщику доступен классический набор инструментов моделирования, который, как правило, предоставляются CAD- системами среднего уровня: построение твердотельных трехмерных объектов путем выдавливания, вращения, построения элементов по сечениям и с применением кинематических операций; поверхностное моделирование; моделирование компонентов п контексте сборки, взаимное определение деталей в составе сборки путем полуавтоматического наложения сопряжении на все вновь добавляемые компоненты; создание конструктивных элементов -- фасок, округлений, отверстий, ребер жесткости, тонкостенных оболочек; специальные возможности, облегчающие построение литейных форм - литейные уклоны, линии разъема, полости по форме детали (в том числе с заданием усадки);

вставка в модель стандартных изделий п;lt; гпециплизнрован- ных библиотек, формирование пользовательских библиотек моделей; возможность гибкого редактирования деталей и сборок; ассоциативное задание параметров элементов.

Чертежно-графический редактор предназначен для автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях деятельности. Его использование особенно эффективно при выполнении конструкторских работ в машиностроении, архитектуре, строительстве, при составлении планов и схем - там, где необходимо разрабатывать и выпускать чертежную и текстовую документацию, которая оформляется по единым с Россией нормативным документам. Редактор поддерживает: многовариантные способы и режимы построения графических примитивов; средства создания параметрических моделей; возможность создания библиотек типовых фрагментов; стандартные стили линий, штриховок, текстов; возможность автоматизированной простановки размеров и технологических обозначений; автоподбор допусков и отклонений; встроенные текстовый и табличный редакторы.

Система KOMTIAC-3D обладает мощным функционалом для

работы над проектами, включающими несколько тысяч подсборок, деталей и стандартных изделий, что закрывает все потребности при обучении студентов профессиональной работе с графической информацией. В то же время использование системы в качестве инструмента дистанционного обучения ограничено, из-за того что до настоящего времени ею не поддерживаются многие из тех Интернет-функций, без которых невозможна эффективная работа в сети.

<< | >>
Источник: Алексеев А.Н.. Дистанционное              обучение              инженерным              специальностям:              Мо нография. 2005

Еще по теме Программная реализация:

  1. Разработка программного обеспечения. Затраты, связанные с качеством программного обеспечения, в группе компаний Raytheon’s Electronic Systems
  2. Липаев В.В.. Экономика производства программных продуктов., 2011
  3. Программно-целевые методы
  4. Информационное н программное обеспечение
  5. Готовность программно-технической среды
  6. Свойства доверенной программно-технической среды
  7. Выбор программного обеспечения ГИС
  8. ПРОБЛЕМЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ СТАТИСТИЧЕСКОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ М. М. Лери
  9. 3.2. Специализированные программные средства и среды проектирования
  10. Примеры из практики, относящиеся к сфере услуг и к созданию программного обеспечения
  11. Оснащение и оперативное сопровождение программно-технических средств и оргтехники