Диссертация (Формирование облика стенда бросковых испытаний и полномассового макета спускаемого аппарата для полунатурной имитации посадки на Луну в земных условиях), страница 8

Круговой массивРисунок 3.4. Вспомогательная плоскостьЭкспресс-анализ COSMOSXpress позволил выполнить предварительное определениенапряжений, деформаций, расчет коэффициента запаса прочности присоприкосновении макета лунного посадочного модуля с посадочнойплощадкой; сымитирована работа механизмов макета лунного посадочногомодуля, поиск взаимопроникновений и анализ коллизий между звеньямимакета, сымитированы контактные взаимодействия, гравитация и работа72пружин.Просмотр и печать просмотровщик SolidWorksViewer позволил увидеть, как будетвыглядеть чертеж макета в различных плоскостях; такжепросмотровщикпозволяетсоздаватьавтономнопросматриваемые чертежи и модели eDrawings.Твердотельное параметрическое моделирование деталей всего макетабазируется на создании дерева построений, отражающего этапы ееформообразования.

Исходные примитивы, добавляемые к текущей моделимакета лунного посадочного модуля или вычитаемые из нее, формируются набазе плоского эскиза (плоского замкнутого контура без самопересечений),выполненного в произвольно ориентированной плоскости. К ним относятсятела вращения (несущие балки и опоры, "лапы") и выдавливания тела,полученные сопряжением произвольно ориентированных сечений илисдвигом (амортизаторы). Аппарат наложения размерных и геометрическихсвязей(ограничений)нагеометрическиеэлементымакеталунногопосадочного модуля обеспечили построение параметрической модели свозможностью изменения произвольного параметра, связывания его созначением другого параметра.

Сохраняется неразрывная связь эскиз - твердоетело, дающая возможность при необходимости корректировать модель макетачерез изменения её эскиза.Использованное моделирование включило также в себя построениятрёхмерных фасок и скруглений, ребер жесткости и литейных уклонов,создание различными способами полых (тонкостенных) тел, использованиемощного аппарата построения вспомогательных плоскостей и осей. Также,есть возможности оперировать трехмерными сплайнами и достаточносложными поверхностями, которые могли служить ограничением приразличных формообразующих операциях или границей отсечения части тела,а для деталей одной толщины выполнять развертку.

Ведение файла протоколапозволяет отслеживать процесс создания трехмерной модели и вносить в него73необходимые изменения. Можно изменить любой параметр модели и черезнесколько секунд увидеть результаты полной перестройки модели.Созданные детали макета были объединены в сборку с заданиемограничений взаимного расположения любых деталей друг относительнодруга (соосность, фиксация, совпадение точек и плоскостей и многое другое)и регулировкой характеристик каждой детали.На основе трехмерного объекта возможно автоматическое созданиечертежа детали, состоящего из основных и вспомогательных видов, сложныхразрезов и сечений.

Следует отметить мощные интеграционные возможностисистемы, обеспечивающей интерфейс с ведущими технологическими ирасчетнымиприложениями,асуществующиесредстваразработкиприложений позволяют стыковать прикладные системы, такие как, напримерNastran, с геометрическим ядром SolidWorks.3.1.3. Используемые средства и методы при создании макеталунного посадочного модуляСуществует несколько различных средств создания объёмных моделей.Основными формообразующими и используемыми для создания макеталунного посадочного модуля операциями являются команды добавления иснятия материала.

Система позволила выдавить контур с различнымиконечными условиями, в том числе на заданную длину или до указаннойповерхности, а также вращать контур вокруг заданной оси. Были созданы телапоперечных балок по заданным контурам с использованием несколькихобразующих кривых (так называемая операция лофтинга) и выдавливаниемконтура вдоль заданной траектории. При этом был отредактирован ранеепостроенный элемент балки твердотельный модели (рисунок 3.5.).Для работы необходимо использовать различные часто повторяющиесяконструктивные элементы макета лунного посадочного модуля, то есть можносохранить примитивы в виде библиотечных элементов.

Что и было сделанопри проектировании элементов конструкции опор.74Рисунок 3.5. Выдавливание контура вдоль прямойДля работы необходимо использовать различные часто повторяющиесяконструктивные элементы макета лунного посадочного модуля, то есть можносохранить примитивы в виде библиотечных элементов. Что и было сделанопри проектировании элементов конструкции опор.Также применялись многочисленные сервисные возможности, такие каккопирование выбранных конструктивных элементов по линии или по кругу,зеркальное отображение как указанных примитивов, так и моделей.При редактировании детали возможно возвратить модель в состояние,предшествовавшее созданию выбранного элемента.

Это требовалось длявыполнения различных действий, невозможных в текущий момент (но этодостаточно трудоемкий и долгий процесс).3.1.4. Создание сборки макета лунного посадочного модуляИспользуя возможность создания сборки на основе ранее построенныхдеталей, сборка макета лунного посадочного модуля создавалась способом“снизу вверх”.Проектирование сборки начинается с задания взаимного расположениядеталей друг относительно друга, причем обеспечивается предварительныйпросмотр накладываемой пространственной связи. Для цилиндрическихповерхностей (опор макета, поперечных и косых балок) задавались связиконцентричности, для плоскостей- их совпадение, параллельность,75перпендикулярность или угол взаимного расположения.Работая со сборкой, по мере необходимости создавались новые детали(вспомогательные), были определены их размеры и расположение впространстве относительно других элементов сборки.

Наложенные связипозволили автоматически перестроить всю сборку при изменении параметровкаждой из деталей, входящих в узел. Каждая деталь обладает материальнымисвойствами, поэтому была применена возможность контроля собираемостисборки. Для проектирования изделий, получаемых с помощью сварки, системапозволяет выполнить объединение нескольких свариваемых деталей в одну.3.1.5.

Управление моделью с помощью дерева построенийДля упрощения работы с трехмерным макетом на любом этапепроектирования и повышения её наглядности в SolidWorks использовалосьДерево Построений (Feature Manager) в стиле Проводника Windows. Онопредставляет собой своеобразную графическую карту модели макета,последовательно отражающую все геометрические примитивы, которые былииспользованы при создании деталей, а также конструктивные оси ивспомогательные плоскости, на которых создавались двухмерные эскизы. Приработе в режиме сборки Дерево Построений показывает список деталей,входящих в сборку.Feature Manager предоставляет средства редактирования структурымакета или узла.

Он позволил переопределять порядок следования отдельныхконструктивных элементов либо целых деталей, создавать в пределах деталиили сборки несколько вариантов конфигурации каждого элемента.3.1.6. Средства визуализацииИспользуемая в SolidWorks технология OpenGL позволяет получитьтонированные изображения деталей или сборок, а также динамически вращатьих в режиме реального времени.Кроме того, было применено специальное приложение PhotoWorks,котороедаетвозможностьсоздать76фотореалистическиеизображенияпостроенных объектов. Таким образом, были сделаны изображения будущегомакета.

Для того, чтобы представить изделие наиболее наглядно можнопоказать входящие в него детали или сборки рассечёнными несколькимиплоскостями, оставив при этом неизменными их геометрические параметры(рисунок 3.6).Рисунок 3.6. Сечение плоскостью3.1.7. Использование дополнительных приложений SolidworksCOSMOS/WorksПродукты третьих фирм (такие как Nastran) дали возможностьрассчитать прочностные характеристики посадочного модуля в моментсоприкосновения с посадочной площадкой с помощью метода конечныхэлементов.К числу партнёров SolidWorks Corporation относятся такие компании разработчики CAD/CAM/CAE решений, как NASTRAN, Delcam plc., SurfwareIncorporated, Structural Research & Analysis Corporation, The Mac-NealSchwendler Corporation и другие.

Для анализа прочностных характеристикконструкцииспомощьюметодаконечныхэлементовтакжебылаиспользована специальная версия системы COSMOS - COSMOS/Works дляSolidWorks. При этом не было необходимости импортировать геометриюдетали в это расчётное приложение, так как оно использует ту жематематическую модель, что и сам SolidWorks. Это позволило провести77предварительный срочный анализ прочности макета, увидеть необходимостьдоработки макета и динамики посадки на посадочную площадку.Аналогичным образом (то есть без конвертирования данных) можетвыполняться подготовка управляющих программ для обработки созданных вSolidWorks моделей на оборудовании с ЧПУ.Циклическая симметрияЦиклическая симметрия – это параметр нагрузки/ограничения, которыйпозволил анализировать часть макета, когда геометрия и состояния границповторялись в круговом массиве.Эпюры качества сеткиБыла создана эпюра качества сетки соотношение сторон и искажениеэлементов макет лунного посадочного модуля (проверка Якобиана).

Такиеинструменты эпюр, как ограничение сечения, изометрия-ограничение изондирование, также доступны для изоляции областей с недопустимымискажением или соотношением сторон, однако к данной модели макета они неприменялись дабы не усложнять процесс проектирования.Технология тонкой стенкиС помощью собственной технологии тонкой стенки COSMOSFloWorksбыли решены проблемы, связанные с тонкостенной геометрией, путем заданияминимальных значений параметров.Грани с рабочей нагрузкойПри создании сопряжений в SolidWorks были указаны гранисоприкосновения с рабочей поверхностью посадочной площадки дляиспользования при анализе COSMOSMotion. Программа COSMOSMotionиспользует эти данные по граням с рабочей поверхностью для точнойпередачи данных нагрузки движения в COSMOSWorks [29].3.1.8. NX NastranВ настоящее время широко распространена замена физическогомоделированиякомпьютерным,что78позволяетснизитьзатратынадорогостоящиеэкспериментальныеисследования.Дляполучениядостоверных результатов размерность конечно-элементных моделей (КЭМ)постоянновозрастает,вчастностипроисходитсущественныйростразмерностей моделей.Наряду с ростом размерности решаемых задач, наблюдается тенденцияк усложнению формулировок конечных элементов.