Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Документы » Проблемы внедрения программных комплексов автоматизированного анализа в учебный процесс

Проблемы внедрения программных комплексов автоматизированного анализа в учебный процесс (Раздаточные материалы)

2017-12-27СтудИзба

Описание файла

Файл "Проблемы внедрения программных комплексов автоматизированного анализа в учебный процесс" внутри архива находится в папке "Раздаточные материалы". Документ из архива "Раздаточные материалы", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы автоматизированного проектирования (оап)" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "основы автоматизированного проектирования (сапр)" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "Проблемы внедрения программных комплексов автоматизированного анализа в учебный процесс"

Текст из документа "Проблемы внедрения программных комплексов автоматизированного анализа в учебный процесс"

УДК 004.4:378.14

Нургужин М.Р., д.т.н., профессор, первый проректор

Кацага Т.Я., преподаватель

Карагандинский государственный технический университет

Проблемы внедрения программных комплексов автоматизированного анализа в учебный процесс

Современный инженер не состоятелен без знания систем автоматизированного проектирования (CAD – Computer Aids Design), автоматизированного производства (САМ - Computer Aids Manufacturing), автоматизированного анализа (САЕ - Computer Aids Engineering). Поэтому внедрение таких систем в учебный процесс позволит повысить уровень подготовки специалистов, а также интерес студентов к изучаемой дисциплине.

Быстрое развитие вычислительной техники и ее внедрение практически во все сферы жизни привело к тому, что сегодня грамотный специалист в любой области знаний должен хорошо ориентироваться в мире компьютеров и владеть необходимыми программными средствами. Современный инженер не состоятелен без знания систем автоматизированного проектирования (CAD – Computer Aided Design), автоматизированного производства (САМ - Computer Aided Manufacturing), автоматизированного анализа (САЕ - Computer Aided Engineering). Такие CAD/CAM системы как CATIA, AutoCAD, DUCT, Pro/Engineer, Ungraphics, SolidWorks, широко используются для компьютерного моделирования изделий сложной формы, с последующим выпуском чертежей и генерацией управляющих программ для станков с ЧПУ. Однако эти специализированные пакеты не обладают развитыми средствами инженерного анализа.

Внедрение, в связи с этим, автоматизированных расчетов на основе математического моделирования в тесной связи с CAD - системами позволяет осуществить комплексный анализ и оптимизацию изделия задолго до изготовления опытного образца. Оперативное использование САЕ и CAD/CAM можно определить как интегрированную технологию проектирования (рис. 1).

Опыт внедрения PCЕ (Process Centric Engineering) показывает необходимость использования эффективных численных методов и гибкого программного обеспечения, реализующего решение смешанных задач. Наиболее часто в составе CAD систем используется метод конечных элементов (МКЭ). САЕ - системы инженерного анализа (ABAQUS, ANSYS, CОSMOS, I-DEAS, NASTRAN, PATRAN, АSKA, LS-DYNA и другие), реализующие МКЭ, позволяют не только выполнить качественное моделирование систем различной физической природы, но и исследовать отклик этих систем на внешние воздействия в виде распределения напряжений, температур, скоростей, электромагнитных полей и т.д. Использование таких программ помогает проектным организациям сократить цикл разработки, снизить стоимость изделий и повысить качество продукции. В связи с этим одной из новых задач высшей школы является подготовка специалистов, владеющих современными программными комплексами инженерного анализа.

Рис. 1. Схема процессно-ориентированной технологии

Одним из самых распространенных таких комплексов сегодня является программа ANSYS, использующая метод конечных элементов. Многоцелевая на­правленность программы, независимость от аппаратных средств (от персональ­ных компьютеров до рабочих станций и суперкомпьютеров), средства геометрического моделирования на базе В-сплайнов (технология NURBS), полная совместимость с CAD/CAE/CAM системами ведущих производителей и «дружеский» интерфейс привели к тому, что именно ANSYS в настоящее время используется во многих университетах для обучения студентов (более 100000 рабочих мест, например, в странах СНГ: МГТУ им. Баумана, МГУ им. Ломоносова, Московский государственный горный институт, Московский энергетический институт, МИФИ, МФТИ и др.) и выполнения научно исследовательских и проектных работ (более 50000 рабочих мест). Наиболее крупными клиентами и пользователями ANSYS являются: из зарубежных фирм - ABB, BMW, Boeing, ADtranz, Bosch, FIAT и др.; из стран СНГ - АО «УАЗ», АО «КАМАЗ», АО «ГАЗ», АО «Ивановский автокрановый завод», АО «Голицинский автобусный завод», ЦКБ «Магистраль» и др..

В настоящее время лицензионная версия ANSYS установлена на ряде кафедр КарГТУ, а в компьютерном классе Центра компьютерных технологий и телекоммуникаций университета университетская и учебная версии программы.

На кафедре «Системы автоматизированного проектирования» программа АNSYS изучается в таких основополагающих курсах как «Математическое моделирование в САПР», «Моделирование систем и комплексов». Учебная программа курса «Математическое моделирование САПР» включает в себя лабораторные работы, в состав которых входит изучение студентами основ построения дискретной модели, на основании которых они проводят следующие типы анализов: статический, модальный, динамический, тепловой. На рисунке 2 представлены некоторые результаты, получение которых входит в состав лабораторных работ.

В объеме курса «Моделирование систем и комплексов», студентами выполняется курсовой проект, охватывающий все уровни моделирования. Один или несколько этапов курсового проекта включают разработку дискретной модели на ANSYS и проведение ряда машинных экспериментов на ее основе, а также используют возможности программы для моделирования сложных процессов. Результаты, полученные студентами в курсовых проектах используются ими в своих дипломных работах, а далее магистерских диссертациях.

а- линии равного уровня для напряжения (Н/мм2); б- распределение температурных полей.

Рис.2

Дипломные работы, выполненные на основе программы ANSYS, отличаются научной новизной, актуальностью и практической направленностью, а также имеют высокий уровень визуализации результатов. Тематика дипломных проектов разнообразна, и включает: автоматизированный анализ несущих конструкций и деталей машин, в состав которого входит разработка дискретных моделей сложных трехмерных объектов (рис.3); динамический анализ металлоконструкций технологических машин (рис.4); задачи линейной и нелинейной механики разрушения (рис.5, на основе полученных данных программа рассчитывает коэффициент интенсивности напряжений и J-интеграл.); моделирование образования сварочных остаточных напряжений и деформаций (рис.6), и многие другие.

Рис.3. Исследование напряженно-деформированного состояния верхняка крепи М130

Рис. 4. График зависимости коэффициента динамичности крановой металлоконструкции от времени разгона механизма подъема (трехмерная модель)

Рис. 5. Распределение напряжений (Н/мм2)в образце с краевой трещиной при растяжении пластины.

Рис. 6. Поперечные остаточные напряжения (Н/см2).

Интерес представляет разрабатываемый дипломный проект, который предлагает новый подход для анализа объектов проектирования. Он основан на повышении уровня интеграции систем проектирования CAD и ANSYS с разработкой и применением собственного прикладного программного обеспечения CAD&CAE, являющегося пакетом взаимосвязанных надстроек над программами CAD (в частности это может быть AUTOCAD) и ANSYS.

В течении трех лет ANSYS изучается студентами кафедры «Горные машины» в составе курса «Математические методы и модели расчета на ЭВМ технологического оборудования», и далее в специализированных дисциплинах в рамках курсовых и дипломных проектов.

Предполагается внедрение программы ANSYS в такие базовые курсы как «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов», «Теория машин и механизмов», «Основы проектирования и конструирования», а также на кафедре высшей математики.

Помимо учебного процесса программа ANSYS используется также в научных исследованиях кафедры, что повысило уровень научно-исследовательских работ, а также кандидатских и докторских диссертаций. Например, в научно-исследовательской работе «Разработка научно-методических основ автоматизированного анализа и прогнозирования ресурса сварных конструкций и деталей машин» по договору от 01.01.97 г. (№159-97 ФИ) №38.ФИ.02 (постановление коллегии МН-АН РК № 22 от 24.04.97г.) на основе ANSYS была разработана методика численного определения временных и остаточных сварочных перемещений, деформаций и напряжений. Было рассмотрено упругопластическое деформирование сварного соединения под воздействием сварочного источника тепла в переменном температурном цикле.

Основные теоретические положения, методы, алгоритмы и практическая реализация научных исследований были представлены на 7-ой и 8-ой Международных конференциях, проведенных фирмой ANSYS (Nurguzhin M.R., Danenova G.T., Katsaga T.Ja. Application of FEM in the analysis of welded constructions with defects as cracks. // Proceeding of Eighth International ANSYS Conference and Exhibition, August 17-19, 1998, Pittsburgh, Pennsylvania, USA.); Международных конгрессах NAFEMS 1997 и 1999 годов (Nurguzhin M.R., Danenova G.T. Application of J-integral in the analysis of welded constructions. DESIGN, SIMULATION and OPTIMISATION. Reliability and Applicability of Computational Methods. // Proceeding of NAFEMS World Congress'97. Stuttgart. Germany. Vol. 1. p. 513-521; Nurguzhin M.R., Katsaga T. Ja. Non-linear analysis of a welded joint with defects as cracks. DESIGN, SIMULATION and OPTIMISATION. Reliability and Applicability of Computational Methods.// Proceeding of NAFEMS World Congress'97. Stuttgart. Germany. Vol. 1. p. 422-526; Nurguzhin M.R., Danenova G.T., Katsaga T.Ja. Application of a method of finite elements for an estimation crack-resisting of welded connections. // Proceeding of NAFEMS World Congress '99, 25th-28th April, 1999, Newport, Rhode Island, USA., с. 1115-1123). В 1999 году пришло приглашение для участия в Международной конференции ANSYS (28-30 августа 2000 г.) “Simulatoin: Leading Desingn into the New Millenium.” (Pittsburgh, USA). В настоящее время наша работа “Design mining constructions by using CAD&CAE program” отправлена в США и проходит рецензирование.

В заключении хочется отметить, что во внедрении современных программных комплексов инженерного анализа типа ANSYS в учебный процесс заитересованы как ВУЗы, так и разработчики и дистрибьюторы этого программного обеспечения. Представители фирмы ANSYS заинтересованы, чтобы как можно больше специалистов работали с из программным обеспечением. В этом случае выпускники ВУЗов будут способствовать использованию и внедрению программы на предприятиях. Вузы, благодаря использованию таких программ в учебном процессе, внедряют методы активного обучения на базе компьютерной техники, повышают уровень подготовки специалистов, а так же интерес студентов к изучаемым дисциплинам.

По предложению КарГТУ Актауским университетом им. Ш.Е. Есенова была приобретена лицензионная версия программы ANSYS. В настоящее время предложения с рекламными материалами разосланы техническим и классическим университетам Казахстана для более широкого внедрения ANSYS в нашей Республике.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5057
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее