Диплом: Синтез и анализ пространственных конструкций сложной формы - текст диплома. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Диплом

Синтез и анализ пространственных конструкций сложной формы

Банк рефератов / Математика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Дипломная работа
Язык диплома: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 1113 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной дипломной работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Темой моей дипломной работы является : Синтез и анализ КЭМ п ространственных конструкций сложной формы. Передо мной была поставлена задача : 1. - разработка алгоритмов и диалоговых программ автоматизированного формирования конечно-элементных моделей оболочковых и объемных конструкций , ограниченных поверхностями прои звольной формы , при минимальном объеме исходных данных ; 2. - разработка технологии создания постпроцессоров программ МКЭ ; 3. - конструирование и расчет оболочковой конструкции на прочность и жесткость. Впервые математическое описание поверхностей агрегато в самолета , применил в 30-х годах известный советский авиаконструктор А . Бартини . В последующие десятилетия для этих целей использовались аналитические кривые и поверхности . В последнее десятилетие мощный математический аппарат для инженерно-геометрически х расчетов дала теория сплайн-функций . На плакате (1) показаны формулы сплайн-интерполяции с переменным шагом . Эту теорию мы используем в работе . Выражение для сплайна на частичном отрезке [x j-1 , x j ] имеет вид (плакат ), где m j - наклоны сплайна в узлах , которые определяются из решения СЛАУ (плакат ). Поскольку число уравнений на 2 меньше , чем число узлов , то необходимо дополнить их краевыми условиями . На плакате показаны 2 вида этих условий. На плакате (2) показана дискретизация оболочковой и объемной ко нструкций . Процедуру дискретизации оболочковых конструкций рассмотрим на примере построения оболочки в основании которой лежит прямоугольная рама . Заданы : координаты опорных точек в основании и высота в середине конструкции. Задаемся граничными услов иями по контуру основания , которые задают форму оболочки в местах прилегания к основанию . Вводим желаемую степень дискретизации. Построение сетки узлов конечно-элементной модели (КЭМ ) с помощью сплайн-интерполяции начинаем с построения сплайна по 3 точкам : опорной точки 5 и 2 точкам на середине ребер основания , параллельных оси 0X. Задаемся числом участков по оси 0X и 0Y. Вычислим координаты границ участков и координаты точек на полученной сплайне , с учетом введенной степени дискретизации . Строим семейств о сплайнов параллельных оси 0X по известным координатам X и Z. И в результате , вычислив координаты точек на полученных сплайнах , получаем сетку с пронумерованными узлами . “Зашиваем” ее плоскими треугольными конечными элементами. Процедуру дискретизации об ъемных конструкций рассмотрим на примере массива , ограниченного двумя криволинейными поверхностями и 4 плоскостями. Задано : координаты опорных точек и высота каждой поверхности по отношению к своему основанию . Задаемся граничными условиями по контурам оснований и вводим желаемую степень дискретизации. Далее каждую из поверхностей разбиваем как и в оболочковой конструкции . Так как в условии вводится одна степень дискретизации для обеих поверхностей , то разбиение на конечные элементы не представляет боль шого труда . Каждому узлу на одной поверхности ставится в соответствие узел на другой . Таким образом получаем семейство шестигранников , которые и разбиваем на конечные элементы - тетраэдры (плакат ). Часто возникает необходимость изменения полученной повер хности . Эту процедуру рассмотрим на примере оболочковой конечно-элементной модели. Вводим номер изменяемого узла , его новые координаты и степень дополнительной дискретизации . Проводим сплайн через три точки : изменяемую точку и 2 ближайшие точки . Затем с учетом дополнительно введенной степени дискретизации получаем новую сетку и проводим перенумерацию узлов. Разработанные алгоритмы синтеза КЭМ завершаются получением файлов узлов и КЭ для расчета МКЭ , реализованным в промышленных программах “ЛИРА” и др. После расчета по МКЭ получаем обширную информацию о напряженно-деформированном состоянии конструкции . Важнейшим последним этапом анализа силовой конструкции является оценка жесткости и прочности . Мною была составлена процедура для обработки массивов резул ь татов расчета МКЭ и вычисления запасов прочности и жесткости (плакат ). На плакате (3) показана структурная схема диалоговой программы Sintankem составленной на языке C++. На плакате 3 приведены результаты синтеза и анализа конечно-элементной модели оболо чковой конструкции. Ее размеры : длина = 8 м ., ширина = 4 м ., высота = 1 м ., толщина стенки = 1см. На конструкцию действует сосредоточенная сила = 0.5 т. В результате синтеза по программе Sintankem получена КЭМ : число узлов - 121, конечных элементов - 200. Полученные файлы исходных данных были введены в программу “ЛИРА” . Полученные массивы перемещений узлов и напряжений в конечных элементах использовались для оценки жесткости (плакат ) и прочности (плакат ). На плакате 3 в таблицах показаны узлы с недостат очной жесткостью и прочностью. - В разделе экономической части моей дипломной работы была проведена оценка трудозатрат на разработку программных модулей. - В разделе безопасности жизнедеятельности создана экспертная система для анализа опасностей на произв одстве. Содержание Введение ...................................................................................................... Постановка задачи ...................................................................................... 1. Конечно-элементная дискретизация поверхностей с помощью сплайн-интерполяции ................................................................................... 1.1. Методы триангуляции конечно-элементных моделей ................... 1.2. Алгоритмы дискретизации поверхностей с помощью сплайнов .. 1.2.1. Сплайны с постоянным и переменным шагом ...................... 1.2.2. Д искретизация оболочковых конструкций ........................... 1.2.3. Дискретизация объемных конструкций ................................. 1.3. Алгоритм дискретизации изменяемой поверхности ...................... 2. Алгоритмы анализа на пряженно-деформированных состояний конечно-элементных моделей пространственных конструкций ................. 2.1. Оценка прочности и жесткости оболочковых конструкций по результатам анализа МКЭ ................................................................. 2.2. Оценка прочности и жесткости объемных конструкций ................ 3. Программа реализации синтеза и анализа конечно-элементных моделей пространственных конструкций .................................................... 4. Пример расчета оболочковой конструкции ............................................. 5. Экономическая часть ................................................................................ 5.1. Определение трудозатрат на разрабо тку программных модулей .................................................................................................... 5.2. Расчет единовременных и текущих затрат на разработку пр ограммных модулей ........................................................................ 5.3. Определение цены реализации программного модуля .................... 6. Безопасность жизнедеятельности ............................................................ 6.1. Создание экспертной системы для анализа опасностей ................. 6.2. Структура программы анализа опасности ...................................... Заключение .................................................................................................. Список используемой литературы .............................................................. Приложение 1. Листинг программы Sintankem .......................................... Приложение 2. Исходные данные для расчета по “Лире” ........................... Приложение 3. Результаты расчетов (перемещения , усилия и напряжения ) ................................................................................................. Приложение 4. Таблицы узлов с недопустимой жесткостью и элементов без запаса прочности ................................................................. Приложение 5. Листинг программы экспертной системы для анализа опасностей ................................................................................................... Введение Создание прочных и надежных в эксплуатации машин с высоким ресурсом работы , обладающих высокой экономичностью и минимальными размерами - это вопрос бо льшой важности . Его решение затрагивает множество проблем , среди которых важное место занимает проблема совершенствования методов расчета конструкций на прочность. Для расчета распределения напряжений в сложной реальной конструкции в настоящее время стано вится наиболее предпочтительным применение какого-либо подходящего численного метода , реализуемого на современных ПЭВМ . Одним из универсальных численных методов является метод конечных элементов (МКЭ ). Применение МКЭ способствует повышению точности и наде жности расчетов , а также автоматизации инженерного труда . Это дает большой экономический эффект , поскольку влечет за собой сокращение сроков проектирования и “доводки” изделий , а в отдельных случаях позволяет даже отказаться от проведения некоторых видов д орогостоящих прочностных испытаний изделий. При расчете МКЭ конструкция разбивается на отдельные элементы простой формы , напряженно-деформированное состояние которых считается известным в зависимости от усилий или перемещений узлов , соединения элементов м ежду собой. МКЭ полностью ориентирован на использование ЭВМ . Это обусловлено необходимостью выполнения большого количества однотипных операций . Однако есть два важных этапа расчета , плохо поддающихся автоматизации и требующих больших затрат ручного труда - это , во-первых , подготовка и ввод исходной информации и , во-вторых , обработка и анализ результатов расчета. В настоящее время разработано много программных комплексов для расчета на прочность по МКЭ . Однако , методика подготовки исходных данных сложных к онструкций , часто , не совсем удобна для пользователя . Изучение правил ввода исходных данных таких пакетов требует значительных сил и затрат времени пользователей . Диагностика ошибок выполняется после ввода всех массивов исходных данных , это в значительной мере затрудняет исправление ошибок . Поэтому важной задачей является изыскание возможностей для максимального сокращения исходных данных и автоматизации обработки обширной информации , получаемой в результате анализа сложных конструкций по МКЭ . Большие возм о жности по улучшению интерфейса пользователя открываются при использовании современной операционной системы Windows и языка C++. Постановка задачи Целью дипломной работы является : - разработка алгоритмов и диалоговых программ автомати зированного формирования конечно-элементных моделей оболочковых и объемных конструкций , ограниченных поверхностями произвольной формы , при минимальном объеме исходных данных ; - разработка технологии создания постпроцессоров программ реализации конечно-эле ментного анализа пространственных конструкций ; - конструирование и расчет оболочковых конструкций на прочность и жесткость. 1. Конечно-элементная дискретизация поверхностей с помощью сплайн-интерполяции 1.1. Методы триангуляции конечно-элементных моделей Метод конечных элементов находит все более широкое применение для численного решения самых разных задач . Первый этап решения задачи этим методом состоит в дискретизации рассматриваемой области на треугольники , четыр ехугольники , четырехгранники и т . Д . Такое разбиение несет геометрическую информацию о покрытии области элементами , с каждым из которых связано определенное число численных значений , необходимых для последующих вычислений (построение матриц , блокирование н екоторых степеней свободы , решение систем , визуальное представление и т.д .). Эту информацию удобно определять как структуру данных , содержащую в сжатой и доступной форме все величины ( геометрические и числовые ). Многочисленные методы построения разбиений для дву - и трехмерных областей с геометрической точки зрения подразделяются на три основных класса : 1 - построение разбиения , осуществляемого преобразованием отображения разбиения области с геометрически простой формой ; 2 - построение разбиения , осуществ ляемое преобразованием уже существующего разбиения ; 3 - прямое , элемент за элементом , построение разбиения , начиная с задания распределения точек в области или на ее границе. Из-за ряда ограничений разделить область на элементы , пользуясь только каким-то одним способом , можно только в исключительных случаях , поскольку метод построения разбиения должен : а ) давать возможность обрабатывать сложные геометрические конфигурации ; б ) минимизировать выполняемую работу и ограничивать максимальное число требуемых да нных ; в ) обеспечивать надежность результатов ; г ) наилучшим образом использовать возможности применяемых алгоритмов , которые в разной степени приспособлены к рассматриваемым геометрическим условиям ; д ) давать результат , пригодный для дальнейшего использова ния и содержащий всю необходимую информацию в форме , обеспечивающей быстрый и удобный доступ к ней. Для построения разбиения чаще всего применяются следующие методы [ 1 ] : - построение разбиения “вручную” с представлением всей необходи- мой информации в виде структуры данных ; - построение покрытия области делением нескольких крупных эле- ментов на более мелкие ; - построение покрытия области элементами , начиная с задания расре- деления точек на ее границе ; - построение покрытия области на основе о блака точек , расределен- ных внутри области ; - построение разбиения с помощью геометрического (симметрия , ло- кальное или глобальное деление , т.д .) и /или топологического преоб- разования уже существующего разбиения ; - построение трехмерного разбиения с помощью такой обработки двухмерного разбиения , которая позволяет получать трехмерные элементы из двухмерных. Качество получаемого разбиения оценивается визуально или определением площадей элементов (площадь вычисляется как векторное произведение ): если хотя бы одна из площадей отрицательна , то разбиение выполнено неправильно . Визуальный осмотр полезен и в тех случаях , когда отрицательных площадей нет. В большинстве случаев с помощью тел , называемых аналитическими , нельзя описать реальные механические о бъекты . На протяжении долгого времени выход из этого положения состоял в представлении объекта с помощью произвольно проведенных линий , взаимное сопряжение которых осуществлялось специалистами очень высокой квалификации : модельщиками , литейщиками , изгото в ителями штампов . Для классификации подобных зависимостей трудно было подобрать подходящие определения . Использовались такие выражения , как поверхности двойной кривизны , поверхности переменной кривизны , искривленные поверхности . На самом деле единственным общим свойством всех этих зависимостей является полное отсутствие какого бы то ни было предварительного математического определения , даже частичного , в результате чего решение задачи начиналось с выполнения последовательных шагов аппроксимации и заканчив а лось вручную , каждый шаг подгонки основывался на результатах экспериментов или просто на указаниях дизайнера . Из-за недостатка информации такие зависимости иногда назывались “ экспериментальными ” . Для обработки информации на ЭВМ должна быть сформирована математическая модель поверхности изделия . Это сравнительно нетрудно сделать , когда сложная поверхность может быть разбита на элементы , каждый из которых представляет конус , сферу или участок плоскости , ограниченный отрезками прямых или дугами конических сечений . В тех случаях , когда поверхности не образуются простейшими элементами , как , например , в авиастроении , приходится искать иное решение. 1.2. Алгоритмы дискретизации поверхностей с помощью сплайнов 1.2.1. Сплайны с постоянным и переме нным шагом Впервые идею математического описания поверхностей агрегатов самолета , высказал и применил на практике в 30-х годах известный советский авиаконструктор А . Бартини . Специалистам хорошо знакомы кривые Бартини [ 2 ]. В последующие десятилетия для этих целей использовались главным образом определенного вида аналитические кривые и поверхности , например кривые и поверхности второго порядка , выбором параметров которых удается описать требуемую форму деталей и агрегатов . Многообразие способов (а их изв е стно несколько десятков ) говорит о том , что все они носят узко предметный характер и непригодны в качестве основы даже для отраслевых систем обработки геометрической информации с помощью ЭВМ . Математический аппарат для инженерно-геометрических расчетов са м ого широкого назначения дала теория сплайн-функций . Наиболее употребительными в вычислительных методах являются полиномиальные сплайны . По сравнению с другими математическими конструкциями , используемыми для описания сложных геометрических форм , сплайны обладают тремя важными преимуществами : во-первых , лучшими аппроксимативными свойствами , что при равных информационных затратах дает большую точность или равную точность при менее информативных исходных данных ; во-вторых , простотой реализации полученных н а их основе алгоритмов на ЭВМ и , наконец , в-третьих , - универсальностью , позволяющей использовать одни и те же аппроксимирующие конструкции для различных геометрических объектов. Пусть отрезок [a,b] разбит на N равных частичных отрезков [x i , x i+1 ], где x i = a+hi, i=0 , 1, ..., N-1, x N =b, (рис . 1.). f(x) f 2 f 1 f i f N f 0 x 0 =a x 1 x 2 x i x N =b x рис . 1. Сплайном - называется функция , которая вместе с несколькими производными непрерывна на всем заданном отрезке [a,b], а на каждом частично м отрезке [x i , x i+1 ] в отдельности является некоторым многочленом n-й степени : , x i
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Фраза "Разница между умным человеком и дураком в том, что дурак
повторяет чужие глупости, а умный придумывает свои" особенно хорошо
смотрится, будучи несколько раз перецитированной в интернете.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, диплом по математике "Синтез и анализ пространственных конструкций сложной формы", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru