Возможности программ Mathcad и SolidWorks
Решение математических примеров, построение графиков с помощью программы Mathcad. Создание 3D модели сборки, гидродинамического расчета, термического расчета и статистического расчета с помощью программы SolidWorks. Детали интерфейса, элементы вкладок.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | отчет по практике |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.11.2014 |
| Размер файла | 2,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Факультет "Аэрокосмический"
Кафедра "Гидравлика и гидропневмосистемы"
ОТЧЕТ
по учебной практике.
Проверил, (доцент)
Редников С.Ю.
Автор работы
Студент группы АК - 111
Костылева Е.А.
2014 г.
Аннотация
Костылева Е.А. Отчёт по учебной практике. - Челябинск: ЮУрГУ, АК-111, __ с., 9 ил., 3 табл., библиогр.
Цель отчета - описать программы Mathcad и SolidWorks. Решение математических примеров, построение графиков с помощью программы Mathcad. Создание 3D модели сборки, гидродинамического расчета, термического расчета и статистического расчета с помощью программы SolidWorks.
Оглавление
- 1. Описание Mathcad
- 1.1 Детали интерфейса
- 1.2 Вычисление определителя матрицы nЧn
- 1.3 Решение нелинейных уравнений
- 1.4 Дифференцирование
- 1.5 Интегрирование
- 1.6 Разложение на правильные дроби
- 1.7 Определённый интеграл
- 1.8 Линейная и сплайновая аппроксимации
- 2. Описание SolidWorks
- 2.1 Элементы вкладки "Эскиз"
- 2.2 Создание сборки
- 2.3 Гидродинамический расчет
- 2.4 Создание расчёта на нагрузку
- Библиографический список
1. Описание Mathcad
Язык программирования Mathcad ориентирован на математические вычисления и потому практически не отличается от обычного языка математических статей, отчётов и книг. Mathcad является интерпретатором. Это означает, что когда система опознаёт какой-либо объект, она немедленно исполняет указанные в блоке операции. Объектами системы могут быть формульные, текстовые и графические блоки.
Mathcad выполняет действия над блоками в строго определённом порядке: блоки анализируются слева направо и сверху вниз. Поэтому нельзя располагать блоки в документе произвольно.
Также важно запомнить, что изменение в выражениях приводят к пересчёту всех последующих выражений (это не относится к символьным операциям, реализуемым с помощью команд меню).
1.1 Детали интерфейса
Сразу после запуска система готова к созданию документа с необходимыми пользователю вычислениями. Первая же кнопка панели инструментов (с изображением чистого листа бумаги) позволяет создать новый документ.
В верхней части окна системы Mathcad видны шесть характерных элементов интерфейса, перечисленные ниже.
Строка заголовка - строка с именем системы и текущего документа, а также с кнопками управления окном.
Строка меню - строка, открывающая доступ к пунктам меню с различными командами.
Панель инструментов - панель с кнопками (значками), обеспечивающими быстрое исполнение наиболее важных команд при работе с системой.
Панель форматирования - панель с кнопками (значками), обеспечивающими быстрое форматирование текстовых и формульных блоков в документах.
Панель ресурсы - панель, обеспечивающая доступ к информации нужной при работе с Mathcad (мой веб-узел, руководства и учебники, шпаргалки, справочные таблицы).
Панель стандартная - панель с кнопками (значками), обеспечивающими работу с файлами.
На каждой из панелей имеется область в виде вертикальной черты, за которую можно перетаскивать панели по экрану или фиксировать их в верхней части окна под строкой меню (также их можно разместить по краям окна вертикально).
Для выполнения простейших математических операций (сложение вычитание, умножение или деление) можно:
а) вводить числа и операторы с клавиатуры в конце примера ставя равно
б) используя кнопки калькулятора вводить примеры.
Упражнение 1.4.5 (3г) рис. 1:
Рисунок 1
Замечание: при вводе дробных чисел нужно использовать точку иначе программа считает запись текстовой.
Упражнение 1.4.5 (4г) рис. 2:
программа mathcad solidworks
Рисунок 2
1.2 Вычисление определителя матрицы nЧn
Для введения матрицы в документ можно вывести панель векторов и матриц (vector and matrix toolbar), а затем выбрать шаблон матрицы (matrix or vector). Также можно воспользоваться командой Matrix меню Insert (вставка).
Матрица - математический объект в виде таблицы, который характеризуется числом строк и столбцов. В Mathcad элементами матрицы могут быть числа, константы, переменные и даже математические выражения. При введении шаблона матрицы в документ появляется диалоговое окно, в котором необходимо ввести размерность матрицы, то есть число ее строк и столбцов.
Шаблон, введённый в документ, содержит места ввода элементов матрицы. Место ввода можно сделать активным, щёлкнув на нём мышью. С помощью клавиш перемещения курсора можно ввести все элементы матрицы.
Для работы с векторами и матрицами система Mathcad поддерживает ряд операторов и функций. Они находятся в панели управления "Матрица".
Определителем n - го порядка называется число, вычисленное по определенным правилам на основе чисел, заданных квадратной таблицей из n строк и n столбцов.
Для вычисления определителя матрицы необходимо выбрать на панели управления кнопку "Матрица", затем выбрать оператор "определитель". На экране возникает значок модуля и место для ввода.
После на панели управления выбираем кнопку "Матрица", затем выбираем оператора "Матрица или вектор". Появляется окно "вставка матрицы", которое запрашивает число строк и столбцов матрицы. После ввода размерности своей матрицы при нажатии кнопки "ok" окно "вставка матрицы" исчезнет, если выбрать кнопку "вставить", то окно останется. Затем нужно ввести значения матрицы и поставить знак "рассчитать численно" (то есть "=").
Упражнение 2.5 (1г) рис.3:
Рисунок 3
Для вычисления обратной матрицы на панели управления выбираем кнопку "Матрица", затем оператора "Обращение".
На экране появляется место для ввода в степени - 1.
Далее вызываем оператора "Матрица или вектор" с помощью клавиш Ctrl+M. Последующие действия как в предыдущем примере.
Упражнение 2.5 (2г) рис.4:
Рисунок 4
Линейной комбинацией элементов и некоторого множества однородных математических объектов a и b называется их сумма bв+aб где б и в ? числа. Если строка (столбец) матрицы может быть получена в результате линейной комбинации других ее строк, то данная строка линейно зависима от этих строк.
Рангом матрицы А называется максимальное число линейно независимых строк (столбцов) матрицы А.
Для определения ранга матрицы можно присвоить какой-либо переменной (например М) матрицу с помощью оператора "Определение", затем воспользоваться функцией rank (M).
Упражнение 2.5 (3г) рис.5:
Рисунок 5
Решением системы линейных алгебраических уравнений называется такое значение вектора неизвестных, при подстановке которого все уравнения системы удовлетворяются тождественно.
Для решения систем линейных алгебраических уравнений с использованием матричных операций необходимо представить систему уравнений в виде: AX = B, где A - матрица коэффициентов системы линейных уравнений, B - вектор свободных членов, X - вектор неизвестных. После введения матрицы коэффициентов системы линейных уравнений и вектора свободных членов вектор неизвестных определяется следующим образом: X = A-1B. Замечание: число срок матрицы А и членов вектора В должно быть одинаковым, иначе заданные условия не будут иметь смысла.
Упражнение 2.5 (4г) рис.6:
x1 + 4x2 - 5x3 +3x4=0
2x1 - 3x2 + 4x3 - x4= - 5
x1 + x2 + x3 +x4=7
3x1 + 2x2 +3x3 + 2x4=16
Рисунок 6
1.3 Решение нелинейных уравнений
Для простейших уравнений вида F (x) = 0 (при-чем F (x) - функция любого вида) решение находится с помощью функции из Mathcad root (F (x, y,.), x, [a, b]). В качестве аргумента функции root (F) записывается функция F (x, y,.) - левая часть уравнения F (x, y,.) = 0, числа a и b - соответственно нижняя и верхняя границы интервала, в пределах которого нужно найти корень уравнения. Для более наглядного определения интервала можно построить график функции. Для этого в панели инструментов выбираем кнопку "График", берем оператора "График Х У". на экране появляется квадрат, около правой и нижней граней которого есть места для ввода данных. Около нижней грани вводим переменную, а около правой грани вводим функцию, график которой мы ищем. Границы интервала, в пределах которого должен находиться корень, указывать необязательно. Можно предварительно задать начальное значение переменной, относительно которой решается уравнение. Функция root отыскивает как действительные, так и комплексные корни. Но она находит одно значение, поэтому для уравнений имеющих несколько корней нужно несколько раз вызывать функцию root. Упражнение 3.10 (1г) рис.7:
Рисунок 7
Упражнение 3.10 (3г) рис.8:
Рисунок 8
1.4 Дифференцирование
Операцию нахождения производной функции называют дифференцированием.
Производная n-го порядка функции f (x) - производная от производной (n - 1) - го порядка (вторая производная - производная от первой производной этой функции; третья производная - производная от второй и т.д.)
Mathcad позволяет дифференцировать не только численно, но и сим-вольно. Символьными называют такие вычисления, результаты которых представляются в аналитическом виде, то есть в виде формул. В частном случае результат может быть и числом. Вычисления в символьном виде отличаются большей общностью и позволяют судить о математических, физических и иных закономерностях решаемых задач.
Для нахождения дифференциала функции необходимо: задать функцию f (x) при этом использовать знак "Определение". На панели инструментов выбрать кнопку "Математический анализ", далее оператора "Производная". На экране появится знак дифференциала с двумя местами для ввода данных. В числителе вводим функцию f (x), а в знаменателе переменную, по которой дифференцируется функция, то есть х. Далее ставим знак "вычислить аналитически".
Упражнение 3.10 (4г) рис.9:
Рисунок 9
1.5 Интегрирование
Функция F (x) называется первообразной для функции f (x) на промежутке X, если для любого x ЎК X функция F (x) дифференцируема и выполняется равенство F' (x) = f (x).
Операция нахождения первообразной по её производной или неопределённого интеграла по заданной подынтегральной функции называется интегрированием этой функции. Интегрирование является операцией, обратной дифференцированию. Для проверки правильности выполнения ин тегрирования нужно продифференцировать результат и получить при этом подынтегральную функцию.
Чтобы проинтегрировать функцию надо, в панели инструментов выбрать кнопку "Математический анализ", затем выбрать оператора "Неопределенный интеграл". На экране появится знак неопределенного интеграла и два места для ввода данных: первое для интегрируемой функции, второе - для переменной, по которой интегрируют. После ставится знак "Вычислить аналитически".
Упражнение 3.10 (6г) рис 10:
Рисунок 10
1.6 Разложение на правильные дроби
Разложение сложного алгебраического выражения на правильные дроби позволяет проанализировать поведение исследуемой величины в зависимости от каждой из составляющих. При этом возможно нагляднее представить влияние особенных точек на поведение исследуемой величины, выявить существенные и несущественные составляющие. Эта операция позволяет упростить интегрирование рациональных выражений.
Для разложения на правильную дробь нужно в веденном выражении выделить переменную, в строке меню выбрать вкладку "Символьные операции", далее пункт "Переменная", затем "Преобразовать к дробно-рациональному виду". На экране сразу появится результат.
Упражнение 3.10 (7г) рис.11:
Рисунок 11
1.7 Определённый интеграл
Для вычисления определенного интеграла надо в панели инструментов выбрать кнопку "Математический анализ", затем выбрать оператора "Определенный интеграл". На экране появится значок интеграла и четыре места для ввода данных: два для ввода начала и конца интервала, по которому идет интегрирование, далее место для ввода интегрируемой функции, затем для переменной, по которой интегрируют. После ввода всех данных ставится знак "Рассчитать численно".
Упражнение 310 (9г) рис.12:
Рисунок 12
1.8 Линейная и сплайновая аппроксимации
Для представления физических закономерностей, а также при проведении научно-технических расчётов часто используются зависимости вида y (x), причём число заданных точек этих зависимостей ограничено. Неизбежно возникает задача приближённого вычисления значений функций в промежутках между узловыми точками и за их пределами. Эта задача решается аппроксимацией исходной зависимости, то есть её подменой какой-либо достаточно простой функцией.
При кусочно-линейной интерполяции вычисления дополнительных точек выполняются по линейной зависимости, для чего используется функция linterp (VX, VY, x). Для заданных векторов узловых точек VX и VY и заданного аргумента x функция возвращает значение функции при её линейной аппроксимации (интерполяции).
Для выполнения кусочно-линейной интерполяции нужно:
Задать переменную (например, i) для этого мы присваиваем переменной матрицу, задаем её начало, конец и шаг. "Панель инструментов" > "Матрица" > "Переменная-диапазон". На экране появится два места для ввода начала и конца диапазона, между ними две точки. Автоматически шаг берется за единицу. Чтобы поставить свой шаг надо после начала диапазона поставить запятую и написать следующее число.
Задать вектор VXi, то есть присвоить ему значение функций x (i).
Задать вектор VYi, то есть присвоить ему значение y (x). Причем для того, чтобы программа брала переменные значения вектора VXi нужно использовать функцию rnd (1). Данная функция используется для вставки функций генерации случайных чисел.
Построить график. "Панель инструментов" > "График" > "График X-Y". На экране появится квадрат, в котором будет располагаться график и два места для ввода данных слева и снизу от него. Снизу мы вводим заданный аргумент x. Слева вводи функцию linterp (VX,VY,x). Эта функция соединяет точки данных отрезками прямых, создавая таким образом ломаную. Интерполируемое значение для конкретного x есть ордината y соответствующей точки ломаной. Функция использует векторы данных vx и vy, чтобы возвратить линейно интерполируемое значение y, соответствующее третьему аргументу x. Аргументы vx и vy должны быть векторами одинаковой длины. Вектор vx должен содержать вещественные значения, расположенные в порядке возрастания. Для получения наилучших результатов значение x должно находиться между самым большим и самым маленьким значениями в векторе vx - маловероятно, что будут полезны значения, вычисленные для x вне этого диапазона.
Упражнение 6.6 (1г) рис.13:
Рисунок 13. Сплайн-интерполяция.
При ней исходная функция заменяется отрезками кубических полиномов, проходящих через три смежные узловые точки. Коэффициенты полиномов рассчитываются так, чтобы непрерывными были первая и вторая производные.
Для того, чтобы получить сплайн-интерполированное значение таблично заданной функции, нужно воспользоваться функцией interp (S,X,Y,x),
где S - вектор вторых производных таблично заданной функции,
X и Y - вектора узловых точек.
Для получения вектора S по заданным узловым точкам служат сле-дующие три функции:
cspline (X,Y) - для кубической кривой в узловых точках;
pspline (X,Y) - для параболической кривой в узловых точках;
lspline (X,Y) - для линейной в узловых точках функции.
Упражнение 6.6 (2г) рис.14:
Рисунок 14
Рассмотрим пример подробнее:
На панели стандартная выбираем кнопку "Вставить таблицу"
Задаем ей название и вводим значения x в столбик "0", а у - в столбик "1".
Х присваиваем значения первого столбика таблицы. У присваиваем значения второго столбика. "Панель инструментов". > "Матрица" > "Столбец матрицы". На экране появляется два места для ввода. В первое вводите название таблицы, а во второе столбик таблицы (0 или 1).
S присваиваем значение lspline (X,Y), функции y (x) присваиваем значение interp (S,X,Y,x).
Строим график. "Панель инструментов" > "График" > "График X-Y". На экране появится квадрат, в котором будет располагаться график и два места для ввода данных слева и снизу от него. Снизу мы вводим заданный аргумент x. Слева вводи функцию interp (S,X,Y,x). Чтобы отметить заданные точки на графике нужно дважды щелкнуть по графику правой кнопкой мыши. Выбрать закладку "Трассировка" и для "кривой 1" в столбце "Символ" выбрать какой-либо из значков.
2. Описание SolidWorks
SolidWorks - система автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения. Она представляет собой инструментальную среду, предназначенную для автоматизации проектирования сложных изделий в машиностроении и в других областях промышленности.
SolidWorks является системой гибридного (твердотельного и поверхностного) параметрического моделирования, она предназначена для проектирования деталей и сборок в трёхмерном пространстве (3-D проектирования), а также для оформления конструкторской документации.
При открытии SolidWorks вы можете создать новую деталь или сборку либо открыть уже имеющуюся деталь или сборку.
В данной программе любая деталь начинается с эскиза. Для того чтобы начать чертить в эскизе необходимо задать плоскость, в которой вы будете чертить. Для этого нужно во вкладке "Дерево конструирования" выбрать плоскость "справа", "верху" или "спереди". Далее желательно выбрать в "Ориентации видов" вид, с которого мы будем видеть выбранную плоскость (оптимальный вариант "перпендикулярно"). Затем мы начинаем чертить. Для этого открываем вкладку "Эскиз" и выбираем нужный элемент.
2.1 Элементы вкладки "Эскиз"
Линия позволяет строить линии. Если выбрать осевую, то строятся осевые линии. На экране появляется изображение карандаша, щелкая правой кнопкой мыши мы определяем точки, соединяемые прямыми в выбранной плоскости.
Прямоугольник соответственно позволяет изображать прямоугольник. Команды построения прямоугольников отличаются по способу задания прямоугольника: задаются центр и одна из вершин прямоугольника, задаются две противолежащие вершины, задаются три вершины, задаются центр и две вершины. При этом два последних способа изображения прямоугольника позволяют начертить его под произвольным углом относительно горизонтальных и вертикальных линий. Также можно начертить параллелограмм, задав три его вершины.
3) Прорезь используется для задания прорезей в изделиях. Прорези отличаются по способу их задания:
а)"Прямая прорезь" задается с помощью начальной и конечной точек оси прорези, радиуса, который задается полуокружностям и на данном расстояние от оси чертятся прямые.
б)"Прямая прорезь через центральную точку" отличается от "Прямой прорези" тем, что мы задаем центральную и одну из конечных точек оси.
в)"Прорезь по дуге через три точки". Данная прорезь задается тремя точками, через которые проводят ось в виде дуги. Как и в предыдущих случаях задается радиус, он задает расстояние между осью и кривыми, образующими прорезь.
г)"Прорезь по дуге через центральную точку". Отличается от предыдущего типа прорези тем, что мы задаем ось с помощью её центра и двух точек, принадлежащих оси. А не трех точек, лежащих на оси.
4) Окружность. Есть два способа построения окружности:
а)"Окружность". Задается центральная точка и радиус окружности.
б)"Окружность по периметру". Строится с помощью указания трех точек на чертеже, но можно менять радиус такой окружности.
5) Дуга. По способу построения различаются:
а)"Центр дуги". Задается центр, начальная и конечная точки дуги.
б)"Касательная дуга". Задается с помощью точки какого-либо объекта (прямая, окружность, дуга и др.) данная точка будет считаться началом нашей дуги, и с помощью конечной точки, которая ставится произвольно.
в)"Дуга через три точки". Задаются три точки, которые принадлежат дуге.
6) Многоугольник. Задается с помощью центра, с права на экране указывается число сторон, описана окружности или вписана окружность в многоугольник, радиус окружности и угол, на который повернуты вершины многоугольника относительно горизонтальной прямой, проведенной из центра многоугольника влево.
7) Сплайн. Различаются сплайны по способу построения:
а)"Сплайн". Задается неограниченным числом точек, через которые проходит в результате построения сплайн (кривая).
б)"Кривая управляемая уравнением". Задается с помощью уравнения у (х) и интервала, которому принадлежат х.
в)"Разместить сплайн". Для построения данного сплайна необходимо предварительно построить контур, который бы не содержал каких-либо пересекающихся линий, а также имел углы. Выбирается данная команда и выделяется заданный контур, в результате сплайн будет вписан в контур.
8) Эллипс задается с помощью центральной точки, и двух взаимно перпендикулярных радиусов. "Эллипс с указанием центра" задается с помощью центра, двух взаимно перпендикулярных радиусов и точки, заканчивающей эллипс. То есть мы чертим не полный эллипс. Парабола задается четырьмя точками: центром параболы, её вершиной и две крайние точки параболы, между которыми будет изображена часть параболы.
9)"Скругление" позволяет заменять вершины эскиза на закругления. Задается соответственно с помощью вершины (для этого можно указать линии, между которыми она находится, или указать вершину, щелкнув по ней правой кнопкой мыши.) и радиуса закругления. "Фаска" - отрезок, образованный путем срезания вершины эскиза. Сначала, как и в предыдущем случае необходимо указать вершину на эскизе. Далее мы задаем фаску либо указывая расстояния, на которые мы отступаем от выбранной вершины и срезаем её, либо мы указываем один из отступов от вершины и угол, под каким будет срезана вершина, между фаской и указанным отступом.
10)"Текст" позволяет печатать текст в эскизе, при чем текст вводится нами во вкладке, расположенной справа от эскиза. Также можно выбрать кривую или прямую, над которой будет печататься текст. Кнопки этой же вкладки позволяют размещать текст над или под кривой, расположить его по центру, смещенным вправо или влево, написать текст справа на лево или слева на право, его вращать, стандартные: полужирный, курсив, выбор шрифта.
11)"Точка" позволяет ставить точки. Задается координатами точки. Можно щелкнуть правой кнопкой мыши на чертеже, а потом корректировать координаты.
12)"Отсечь" позволяет отсекать часть линии. Задается указанием отсекаемой части и линией до которой отсекают. Противоположная функция "Удлинить" позволяет удлинять нужные линии. Задается удлиняемою частью и линией, до которой удлиняется исходная линия.
13)"Смещение объектов" позволяет копировать исходные объекты и относительно них перемещать на заданное расстояние копии этих объектов.
14)"Зеркальное отражение" отражает выбранные объекты относительно заданной оси или линии.
15)"Линейный массив эскиза" позволяет выбрав один исходный объект начертить его копии в несколько столбцов и рядков. Задается расстояние между соседними объектами, число объектов по горизонтали и по вертикали. "Круговой массив эскиза" позволят создавать копии выбранного объекта, размещая их по окружности. Задается точка, относительно которой будут расположены на равное расстояние тела. Радиус окружности, на которой будут располагаться объекты. Количество объектов, угол на который мы проворачиваем тела.
Так же тела можно поворачивать, растягивать, копировать. Создавать связи между ними или делать привязки их к другим объектам.
16)"Автоматическое нанесение размеров" позволяет поставить размеры объекта, щелкнув по нему правой кнопкой мыши. Эти размеры можно изменять, соответственно будет меняться и объект.
17)"Эскиз" позволяет начать новый эскиз или закрыть эскиз, в котором вы работаете.
С помощью выше перечисленных операторов строится изначальный эскиз. Далее мы переходим во вкладку "Элементы" и преобразуем наш эскиз в тело. Операторы вкладки "Элементы":
1) "Вытянутая бобышка" позволяет вытянуть заданный замкнутый контур на определенное расстояние. Задается контур, направление, в которое нужно вытягивать, и высота. Бобышку можно вытягивать в два направления или выбрать среднюю плоскость. Этим оператором можно выдавить трубу из контура окружности, если задать параметр "Тонкостенный элемент" и ввести значение толщины стенки. Также есть возможность выдавить бобышку в виде усеченного конуса. Для этого необходимо нажать на значок в виде усеченного конуса и задать угол уклона (в градусах).
2) "Повернутая бобышка/основание" позволяет путем вращения контуров вокруг оси создавать тела. Задаются: контур, ось, угол вращения, если элемент тонкостенный, то задается толщина его стенки, также можно задавать вращение в двух направлениях.
3) "Бобышка/основание по траектории" позволяет выдавить бобышку по траектории (можно сделать пружину). Задается вытягиваемый контур и траектория, по которой он вытягивается. Также можно задать условие, что элемент тонкостенный, и указать толщину его стенки.
4) "Бобышка/основание по сечениям". В эскизе строятся два замкнутых контура. Потом с помощью данного оператора мы выбираем эти сечения и получаем бобышку.
5) "Бобышка/основание на границе". В эскизе строятся линии, так чтобы они не пересекались. Далее с помощью данного оператора выбираются эти линии. В результате между ними появляется тело.
6) "Вытянутый вырез". Используется предварительно нарисованный эскиз, задается расстояние, на которое будет выполнен вырез, и сторона, в которую будет вытягиваться вырез.
7) "Отверстие под крепеж". Указывается точка на плоскости тела и выбираются необходимые параметры для крепежа (тип отверстия, спецификация отверстия, граничние условия).
8) "Повернутый вырез" задается замкнутый контур на плоскости тела, ось вращения и угол поворота. В результате можно делать сложные вырезы.
"Вырез по траектории", "Вырез по сечениям" и "Вырез на границе" аналогичен операциям "Бобышка/основание по траектории", "Бобышка/основание по сечениям", "Бобышка/основание на границе" соответственно. Только вместо тел получаются вырезы.
Задание массивов во вкладке "Элементы" аналогично с созданием массивов во вкладке "Эскиз".
"Справочная геометрия" позволяет построить дополнительные плоскости, осевые линии, точки, ссылки на сопряжение.
Я перечислила основных операторов данной вкладки, потому что они используются чаще, чем остальные.
Выше описаны способы необходимые для построения детали.
2.2 Создание сборки
Чтобы создать узел, состоящий из деталей необходимо нажать на кнопку "Создать новую сборку". В сборку мы вставляем уже готовые детали. Для этого на вкладке "Сборка" мы выбираем кнопку "Вставить компоненты". Далее нажимаем на кнопку "Обзор" и добавляем детали. После того как детали вставлены в сборку, нужно между ними установить связи. Для этого выбираем кнопку "Условия сопряжения" и определяем поверхности, грани, ребра, между которыми мы устанавливаем связь. Типы сопряжения:
"Стандартные сопряжения":
1) "Совпадение" обеспечивает компланарность двух плоских граней. Грани могут перемещаться одна вдоль другой, однако не могут быть разъединены.
2) "Параллельность" обеспечивает параллельность двух плоских граней. Они могут перемещаться параллельно друг другу либо вращать относительно оси перпендикулярной данным плоскостям.
3) "Перпендикулярность" обеспечивает перпендикулярность двух плоских граней.
4) "Касательность" обеспечивает плоской грани и цилиндрической поверхности или сферой.
5) "Концентричность" обеспечивает концентричность двух цилиндрических граней. Грани могут перемещаться вдоль общей оси, однако не могут быть удалены от этой оси.
6) "Заблокировать" то есть привязать два компонента друг к другу.
"Дополнительные сопряжения":
1) "Симметричность" делает два похожих элемента симметричными относительно плоскости или плоской грани компонента, плоскости или сборки. Сопряжение "Симметричность" можно выполнять для следующих объектов:
Точки, например, вершины или точки эскиза
Линии, например, кромки, оси или линии эскиза
Плоскости или плоские грани
Сферы с равными радиусами
Цилиндры с равными радиусами
Сопряжения "Симметричность" не выполняют зеркального отражения всего компонента относительно плоскости симметрии.
Сопряжения "Симметричность" только устанавливают связь между выбранными объектами.
2) "Ширина". При выборе сопряжения Ширина выступ располагается по центру ширины канавки.
Ширина канавки может включать следующие ссылки:
Две параллельные плоские грани
Две непараллельные плоские грани (с уклоном или без уклона)
Выступ может включать следующие ссылки:
Две параллельные плоские грани
Две непараллельные плоские грани (с уклоном или без уклона)
Одну цилиндрическую грань или ось
3) "Сопряжение пути" ограничивает выбранную точку компонента по пути. Путь определяется путем выбора в сборке одного или нескольких объектов. Можно определить шаг, отклонение и откат компонента при прохождении пути.
4) С помощью сопряжения "Линейный/Линейная муфта" устанавливается связь между компонентом и смещением другого компонента. При создании линейного сопряжения/сопряжения линейной муфты можно настроить движение каждого компонента по отношению к "земле" или к справочному компоненту.
"Механические соединения":
1) "Кулачок". С его помощью можно сопрягать цилиндр, плоскость или указывать ряд таких касательных вытянутых поверхностей, какие могут быть на кулачке. Можно сделать профиль кулачка из линий, дуг и сплайнов, пока они являются касательными и составляют замкнутый контур.
2) "Шарнир" оставляет только одну вращательную степень свободы при перемещении между двумя компонентами. Его использование приводит к такому же эффекту, как при одновременном добавлении сопряжения концентричности и сопряжения совпадения. Можно также ограничить угловое перемещение между двумя компонентами.
Преимущества использования шарнирных сопряжений:
Во время моделирования необходимо применить только одно сопряжение; во всех других случаях потребовалось бы два сопряжения.
При запуске любого анализа (например, с помощью SolidWorks Simulation) силы реакции и результаты будут напрямую зависеть от шарнирного сопряжения, а не от сопряжения концентричности или совпадения.
3) "Редуктор" вызывают вращение двух компонентов относительно друг друга вокруг выбранной оси. Допустимые выбираемые элементы для оси вращения для сопряжений зубчатой передачи включают цилиндрические и конические грани, оси и линейные кромки. Также:
Можно выполнить сопряжение любых двух компонентов, для которых требуется выполнить вращение друг относительно друга. Не обязательно выполнять сопряжение двух зубчатых колес.
4) "Шестерня - рейка" В сопряжении рейка-шестерня линейное преобразование одного компонента (рейки) влечет круговое движение другого компонента шестерни) и наоборот. Можно использовать такой тип сопряжения для любых двух компонентов, чтобы регулировать их движение относительно друг друга. Компоненты не должны обладать зубцами.
5) "Винтовое" сопряжение концентрично ограничивает два компонента и добавляет шаговое отношение между вращением одного компонента и перемещением второго. Перемещение одного компонента по оси заставляет другой компонент вращаться в соответствии с шаговым отношением. И наоборот, вращение одного компонента вызывает перемещение другого.
6) "Универсальный шарнир" При выборе сопряжения универсального шарнира вращение одного компонента (выходного вала) вокруг своей оси обусловлено вращением другого компонента (входного вала) вокруг своей оси.
Используя выше приведенные способы сопряжения, мы из отдельных деталей получаем сборку.
2.3 Гидродинамический расчет
Для создания гидродинамического расчета используется приложение Flow Simulation. Оно рассчитывает скорость потока, давление, завихрения и температуру потока при заданной 3D детали, скорости потока входящего в трубу, давлении, оказываемом на жидкость при выходе из детали. Также можно задавать температуру поверхности детали.
Этапы создания расчета:
Сделать заглушки во всех сквозных отверстиях сборки рис.15. Для этого во вкладке "Flow Simulation" выбираем кнопку "Create Lids". Затем выбираем грани, на которых есть вырезы.
Если вырез сделан на цилиндрической поверхности или сферической поверхности, то эта команда не сработает. Нужно будет дополнительно вычерчивать бобышки нужного диаметра и добавлять их в сборку как компоненты сборки. При этом сопрягая их с поверхностью выреза как совпадение.
Рисунок 15
На вкладке "Flow Simulations" выбираем "Project", а затем "New". В результате наша сборка берется в параллелепипед рис.16.
Рисунок 16
Опять "Flow Simulations" выбираем "Project", а затем "Wizard". Перед нами появляется окно, в котором мы можем задать название нашему проекту расчета рис.17,
Рисунок 17
Выбрать систему исчисления, вместо Кельвинов поставить привычные градусы Цельсия (то есть задать единицы измерения). Можем задать какие-нибудь не стандартные условия, в которых находится сборка рис.18.
Рисунок 18
Выбрать жидкость либо газ, которые будут проходить через нашу сборку. Я поставлю воду. Задать температуру среды, в которой находится сборка или задать параметр при котором температура внешней среды не влияет на температуру сборки рис. 19.
Рисунок 19
Устанавливаем давление, температуру и другое для нашего потока. Устанавливаем точность вычислений. И нажимаем "Finish".
Делаем разрез детали. Для этого нажимаем на кнопку "Разрез" и выбираем плоскость, которой мы будем рассекать нашу сборку. Получаем сборку в разрезе рис. 20.
Рисунок 20
1) Выбираем "Flow Simulations analysis tree".
2) Щелкаем правой кнопкой мыши по "Fluid Subdomain" затем "Inset Fluid Subdomain". Далее щелкаем левой кнопкой мыши по внутренней грани сборки. Если программа рассчитала объем полости внутри сборки, то станет голубым рис.21.
Рисунок 21
3) Щелкаем правой кнопкой мыши по "Boundary Conditions" затем "Inset Boundary Conditions". Далее щелкаем левой кнопкой мыши по внутренней стороне заглушки и определяем, входит ли через неё вода и с какой скоростью. Либо выходит ли через неё вода, то какое давление среды, в которую выходит жидкость. У любой сборки должно быть хотя бы по одному отверстию, в которое жидкость входит, и в которое выходит рис.22. Иначе программа не будет делать гидродинамический расчет.
Рисунок 22
4) Идем по пути "Flow Simulation"> "Solve"> "Run". В появившемся окне снова нажимаем "Run". И ждем пока программа выполнит расчет. Когда программа заканчивает расчет возникает такое окно рис.23.
Рисунок 23
Результаты расчета можно представить в виде режущих плоскостей, или изображений потоков с распределением температуры, скорости или давления рис.24 - 26.
Рисунок 24. а - распределение давления, б - распределение скорости.
Рисунок 25, а - распределение температуры, б - траектории потоков с распределением давления.
Рисунок 26, траектории движения потоков с распределением а - температуры, б - скорости.
2.4 Создание расчёта на нагрузку
Выбрать вкладку "Simulation" и нажать кнопку "Новое исследование". Слева появляется окно, в котором вам предлагают выбрать тип исследования и задать имя своему исследованию рис.27
Нам нужно выполнить два исследования: первое на исследование распределения температуры по детали "Термический", второе - "Статическое", определяет распределение нагрузки на детали и возможные изменения детали.
Термический расчёт.
Выбираем значок "Термические нагрузки", из раскрывающегося списка можно выбрать "Температура", "Конвекция", "Тепловая мощность", "Тепловой поток" и "Излучение". При выборе любой из этих тепловых нагрузок требуется задать грань, на которую воздействует данная нагрузка, и численное значение нагрузки (иногда требуется задать температуру окружающей среды). Когда уже заданы термические нагрузки на деталь, выбираем "Запуск" и ждем пока программа сделает расчёт. Затем выбираем кнопку "Отчет", в результате программа составляет вот такой отчет (таблицы 1 - 8)
Рисунок 27
Симуляция корпус. Создатель: Solidworks. Имя исследования: Исследование 2. Тип анализа: Термический (Устойчивое состояние).
Таблица 1 - Информации о модели.
|
Имя модели: корпус Активная конфигурация: По умолчанию |
||||
|
Твердые тела |
||||
|
Имя и ссылки документа |
Рассматривается как |
Объемные свойства |
Путь документа/Дата изменения |
|
|
Скругление3 |
Твердое тело |
Масса:0.323185 kg Объем:0.000119698 m^3 Плотность:2700 kg/m^3 Масса:3.16721 N |
C:\Users\Lena\Desktop\Солид\корпус.SLDPRT Jul 18 21:49:22 2014 |
Таблица 2 - Свойства исследования.
|
Имя исследования |
Исследование 2 |
|
|
Тип анализа |
Термический(Устойчивое состояние) |
|
|
Тип сетки |
Сетка на твердом теле |
|
|
Тип решающей программы |
FFEPlus |
|
|
Тип решения |
Устойчивое состояние |
|
|
Сопротивление контакта было определено? |
Нет |
|
|
Папка результатов |
Документ SolidWorks (C:\Users\Lena\Desktop\Солид) |
|
|
Таблица 3 - Единицы измерения. Система единиц измерения: СИ (MKS) Длина/Перемещение mm Температура Kelvin Угловая скорость Рад/сек Давление/Напряжение N/m^2 |
Таблица 4 - Свойства материала.
|
Ссылка на модель |
Свойства |
Компоненты |
|
|
Имя: 1060 Сплав Тип модели: Линейный Упругий Изотропный Критерий прочности по умолчанию: Неизвестно Теплопроводность: 200 W/ (m. K) Удельная теплоемкость: 900 J/ (kg. K) Массовая плотность: 2700 kg/m^3 |
Твердое тело 1 (Скругление3) (корпус) |
||
|
Данные кривой: N/A |
Таблица 5 - Термические нагрузки
|
Имя нагрузки |
Загрузить изображение |
Загрузить данные |
|
|
Температура-1 |
Объекты: 1 грани Температура: 60 Celsius |
||
|
Температура-2 |
Объекты: 1 грани Температура: 25 Celsius |
||
|
Температура-3 |
Объекты: 1 грани Температура: 35 Celsius |
Таблица 6 - Информация о сетке.
|
Тип сетки |
Сетка на твердом теле |
|
|
Используемое разбиение: |
Стандартная сетка |
|
|
Автоматическое уплотнение сетки: |
Выкл |
|
|
Включить автоциклы сетки: |
Выкл |
|
|
Точки Якобиана |
4 Точки |
|
|
Размер элемента |
4.92981 mm |
|
|
Допуск |
0.246491 mm |
|
|
Качество сетки |
Высокая |
Таблица 7 - Информация о сетке - Подробности.
|
Всего узлов |
18110 |
|
|
Всего элементов |
11014 |
|
|
Максимальное соотношение сторон |
10.342 |
|
|
% элементов с соотношением сторон < 3 |
94.7 |
|
|
% элементов с соотношением сторон > 10 |
0.00908 |
|
|
% искаженных элементов (Якобиан) |
0 |
|
|
Время для завершения сетки (hh; mm; ss): |
00: 00: 02 |
|
|
Имя компьютера: |
HOSTEL2 |
|
Таблица 8 - Результаты исследования.
|
Имя |
Тип |
Мин |
Макс |
|
|
Термический1 |
TEMP: Температура |
298.15 Kelvin Узел: 429 |
333.15 Kelvin Узел: 211 |
|
|
корпус-Исследование 2-Термический-Термический1 |
Статистический расчёт.
Выбираем кнопку "Консультант по внешним нагрузкам", из раскрывающегося списка можно выбрать "Сила", "Вращающий момент", "Давление", "Сила тяжести", "Центробежная сила", "Рабочая нагрузка", "Удаленная нагрузка/масса", "Распределенная масса", температура", "Эффекты потока", "Тепловые эффекты". При выборе любой из данных операций вам нужно будет задать грань, к которой приложена сила, и численное значение этой силы. Только при выборе "Эффекты потока" и "Тепловые эффекты" нужно будет указать объект Solidworks Flow Simulation. Для статистического исследования нужно, чтобы исследуемая деталь была закреплена. Для этого нажимаем кнопку "Консультант по креплениям" и выбираем из раскрывающегося списка нужное крепление: "Фиксированная геометрия", "Ролик/скольжение", "Фиксированный шарнир", "Поддержка упругости" или "Дополнительные крепления". Как правило эти функции запрашивают грань, которая будет закреплена, и иногда смещение. После того как деталь закреплена и к ней приложены различные силы, выбираем кнопку "Запуск" и ждем пока программа считает. Затем выбираем кнопку "Отчет" и получаем вот такой отчет (таблицы 9 - 19).
Симуляция корпус. Создатель:: Solidworks. Имя исследования: Исследование 1. Тип анализа: Статическое
|
Имя модели: корпус Активная конфигурация: По умолчанию |
||||
|
Твердые тел9а |
||||
|
Имя и ссылки документа |
Рассматривается как |
Объемные свойства |
Путь документа/Дата изменения |
Таблица 9 - Информация о модели99
|
Скругление3 |
Твердое тело |
Масса: 0.323185 kg Объем: 0.000119698 m^3 Плотность: 2700 kg/m^3 Масса: 3.16721 N |
C: \Users\Lena\Desktop\Солид\корпус. SLDPRT Jul 25 21: 52: 17 2014 |
Таблица 10 - Свойства исследования
|
Имя исследования |
Исследование 1 |
|
|
Тип анализа |
Статическое |
|
|
Тип сетки |
Сетка на твердом теле |
|
|
Тепловой эффект: |
Вкл |
|
|
Термический параметр |
Включить тепловые нагрузки |
|
|
Температура при нулевом напряжении |
298 Kelvin |
|
|
Включают эффекты давления жидкости из SolidWorks Flow Simulation |
Выкл |
|
|
Тип решающей программы |
FFEPlus |
|
|
Влияние нагрузок на собственные частоты: |
Выкл |
|
|
Мягкая пружина: |
Выкл |
|
|
Инерционная разгрузка: |
Выкл |
|
|
Несовместимые параметры связи |
Автоматические |
|
|
Большие перемещения |
Выкл |
|
|
Вычислить силы свободных тел |
Вкл |
|
|
Трение |
Выкл |
|
|
Использовать адаптивный метод: |
Выкл |
|
|
Папка результатов |
Документ SolidWorks (C: \Users\Lena\Desktop\Солид) |
Таблица 11 - Единицы измерения
|
Система единиц измерения: |
СИ (MKS) |
|
|
Длина/Перемещение |
mm |
|
|
Температура |
Kelvin |
|
|
Угловая скорость |
Рад/сек |
|
|
Давление/Напряжение |
N/m^2 |
Таблица 12 - Свойства материала
|
Ссылка на модель |
Свойства |
Компоненты |
|
|
Имя: 1060 Сплав Тип модели: Линейный Упругий Изотропный Критерий прочности по умолчанию: Неизвестно Предел текучести: 2.75742e+007 N/m^2 Предел прочности при растяжении: 6.89356e+007 N/m^2 Модуль упругости: 6.9e+010 N/m^2 Коэффициент Пуассона: 0.33 Массовая плотность: 2700 kg/m^3 Модуль сдвига: 2.7e+010 N/m^2 Коэффициент теплового расширения: 2.4e-005 /Kelvin |
Твердое тело 1 (Скругление3) (корпус) |
||
|
Данные кривой: N/A |
Таблица 13 - крепления
|
Имя крепления |
Изображение крепления |
Данные крепления |
|
|
Зафиксированный-1 |
Объекты: 1 кромки, 5 грани Тип: Зафиксированная геометрия |
||
|
Результирующие силы Компоненты X Y Z Результирующая Сила реакции (N) -0.0116059 6.96324e-005 -3.87128 3.87129 Реактивный момент (N-m) 0 0 0 0 |
Таблица 14 - нагрузки
|
Имя нагрузки |
Загрузить изображение |
Загрузить данные |
|
|
Сила-1 |
Объекты: 1 грани Тип: Приложить нормальную силу Значение: 40 N |
||
|
Сила-2 |
Объекты: 1 грани Тип: Приложить нормальную силу Значение: 36 N |
||
|
Давление-1 |
Объекты: 1 грани Тип: Перпендикулярно выбранной грани Значение: 25 Единицы измерения: N/m^2 |
Таблица 15 - Информация о сетке
|
Тип сетки |
Сетка на твердом теле |
|
|
Используемое разбиение: |
Сетка на основе кривизны |
|
|
Точки Якобиана |
4 Точки |
|
|
Максимальный размер элемента |
0 mm |
|
|
Минимальный размер элемента |
0 mm |
|
|
Качество сетки |
Высокая |
Таблица 16 - Информация о сетке - Подробности
|
Всего узлов |
18110 |
|
|
Всего элементов |
11014 |
|
|
Максимальное соотношение сторон |
10.342 |
|
|
% элементов с соотношением сторон < 3 |
94.7 |
|
|
% элементов с соотношением сторон > 10 |
0.00908 |
|
|
% искаженных элементов (Якобиан) |
0 |
|
|
Время для завершения сетки (hh; mm; ss): |
00: 00: 03 |
|
|
Имя компьютера: |
HOSTEL2 |
|
Таблица 17 - Силы реакции. Результирующие силы
|
Выбранный набор |
Сумма по X |
Сумма по Y |
Сумма по Z |
Результирующая |
|
|
всей модели |
-0.0116059 |
6.96324e-005 |
-3.87128 |
3.87129 |
Таблица 18 - Моменты реакции
|
Выбранный набор |
Сумма по X |
Сумма по Y |
Сумма по Z |
Результирующая |
|
|
всей модели |
0 |
0 |
0 |
0 |
Таблица 19 - Результаты исследования
|
Имя |
Тип |
Мин |
Макс |
|
|
Напряжение1 |
VON: Напряжение Von Mises |
12.0053 N/m^2 Узел: 17367 |
116945 N/m^2 Узел: 7833 |
|
|
корпус-Исследование 1-Напряжение-Напряжение1 |
||||
|
Имя |
Тип |
Мин |
Макс |
|
|
Перемещение1 |
URES: Результирующее перемещение |
0 mm Узел: 88 |
5.57484e-005 mm Узел: 757 |
|
|
корпус-Исследование 1-Перемещение-Перемещение1 |
||||
|
Имя |
Тип |
Мин |
Макс |
|
|
Деформация1 |
ESTRN: Эквивалентная деформация |
3.3564e-009 Элемент: 8202 |
1.17989e-006 Элемент: 10532 |
|
|
корпус-Исследование 1-Деформация-Деформация1 |
||||
|
Имя |
Тип |
|||
|
Перемещение1{1} |
Деформированная форма |
|||
|
корпус-Исследование 1-Перемещение-Перемещение1{1} |
Библиографический список
1. Данилин Г.А. - Математические методы с Mathcad: Учебное пособие: Лабораторный практикум для студентов всех специальностей/ Данилин Г.А., Курзин П.А., Курзина В.М. - М.: МГУЛ, 2003. ? 152 с.
2. Основные принципы SolidWorks 2012. Справка по SolidWorks 2012. - http://help. solidworks.com/2012/russian/SolidWorks/sldworks/Help. htm
3. СТО ЮУрГУ 17-2008 Стандарт организации. Учебные рефераты. Общие требования к построению, содержанию и оформлению. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. - 40 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Решение нелинейного уравнения вида f(x)=0 с помощью программы Excel. Построение графика данной функции и ее табулирование. Расчет матрицы по исходным данным. Проведение кусочно-линейной интерполяции таблично заданной функции с помощью программы Mathcad.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 29.07.2013Описание математических методов расчета. Решение задачи аппроксимации, метод решения по частотной выборке и наименьших квадратов. Контрольный расчет амплитудно-частотной характеристики. Программы расчета фильтров нижних частот на языке среды MathCAD.
курсовая работа [87,1 K], добавлен 21.12.2012Использование таблиц Excel и математической программы Mathcad при решении инженерных задач. Сравнение принципов работы этих пакетов программ при решении одних и тех же задач, их достоинства и недостатки. Обоснование преимуществ Mathcad над Excel.
курсовая работа [507,0 K], добавлен 15.12.2014Моделирование движения заряженной частицы, падающей вертикально вниз на одноименно заряженную пластину, с помощью программ Mathcad и Matlab. Построение графика зависимости высоты, на которой находится точка, от времени и скорости движения этой частицы.
контрольная работа [79,2 K], добавлен 31.05.2010Изучение структуры рабочего документа MathCad - программы, предназначенной для автоматизации математических расчетов. Работа с переменными, функциями и матрицами. Применение MathCad для построения графиков, решения уравнений и символьных вычислений.
презентация [639,2 K], добавлен 07.03.2013Основные элементы окна программы MathCAD. Выполнение операций с файлами, редактирование, настройка программы. Способы ввода и редактирования в рабочем поле окна программы. Задание на рабочей области необходимых функций и матриц, выполнение вычислений.
контрольная работа [18,0 K], добавлен 11.09.2019Сущность универсальных математических пакетов MathCad, MathLab, Mathematica, Maple. Описание интерфейса программ, вычислительные способности, построение графиков. Языки программирования. Электронные книги - приложения к ним. Основные достоинства MathCad.
презентация [8,2 K], добавлен 06.01.2014Описание работы с программным комплексом, его возможности на примере расчета полупроводникового диода на p-n переходе, биполярного транзистора, полевого транзистора с изолированным затвором. Общая методика расчета элементов с помощью программы MicroTec.
дипломная работа [246,1 K], добавлен 06.09.2014Возможности, скрытые и открытые функции, круг решаемых задач с помощью Excel. Рабочее поле, формат, создание новой книги, группировка листов, примечание и индикатор, лист диаграммы, форматирование ячеек. Ошибки при вводе и редактировании формул.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 06.04.2009История создания программы SolidWorks: рынок САПР в 90-е гг., появление средств программного комплекса. Общая характеристика и описание программы SolidWorks: концепция, пользовательский интерфейс, принципы работы, создание сборок, визуализация изделий.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 11.11.2010
