Міністерство освіти і науки Республіки Казахстан
Карагандинський Державний Технічний Університет
Кафедра
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсового проекту
З дисципліни: "Розробка САПР"
Тема: "Системний підхід до проектування"
Керівник
Студент
2009
Зміст
Введення
1. Моделювання процесів і систем
1.1 Моделювання одноканальних СМО
1.2 Моделювання систем з організацією списків
1.3 Моделювання динамічних процесів механічних систем
2. Технічне завдання
2.1 Загальні відомості
2.1.1 Найменування проекту та умовні позначення
2.1.2 Замовник і розробник
2.1.3 Терміни виконання робіт
2.1.4 Обгрунтування розробки
2.2 Призначення та мета створення системи
2.2.1 Призначення системи
2.2.2 Мета створення системи
2.2.3 Критерії ефективності функціонування системи
2.3 Характеристика процесів проектування
2.4 Вимоги до системи
2.4.1 Загальні вимоги
2.4.2Требованія до видів забезпечення
2.4.2.1 Вимоги до інформаційного забезпечення
2.4.2.2Требованія до математичного забезпечення
2.4.2.3 Вимоги до лінгвістичного забезпечення
2.4.2.3.1 Вимоги до мови програмування
2.4.2.3.2 Вимоги до вхідних, вихідних і проміжним мов
2.4.2.4 Вимоги до програмного забезпечення
2.4.2.4.1 Вимоги до общесистемному програмного забезпечення
2.4.2.4.2 Вимоги до базового програмного забезпечення
2.4.2.4.3 Вимоги до прикладного програмного забезпечення
2.4.2.5 Вимоги до технічного забезпечення
2.4.2.6 Вимоги до методичного забезпечення
2.6 Порядок контролю та приймання системи
3. Інформаційне забезпечення
3.1 Структура інформаційних потоків
3.11 Інформаційні потоки до автоматизації
3.1.2 Інформаційні потоки після автоматизації
3.2 Концептуальна модель даних
3.3 Логічна модель даних
3.4 Фізична модель даних
Висновок
Розвиток технічного прогресу і промислового виробництва безумовно призводить до появи нових систем і комплексів, що підвищують продуктивність і ефективність праці.
Під автоматизацією проектування розуміють систематичне застосування ЕОМ у процесі проектування при науково обгрунтованому розподілі функцій між проектувальником і ЕОМ, і науково обгрунтованому виборі методів машинного рішення завдань.
Автоматизоване проектування - це основний спосіб підвищення продуктивності праці інженерних працівників, зайнятих проектуванням.
Термін "система" грецького походження і означає ціле, складене з окремих частин. В даний час існує досить велика кількість визначень поняття "система". Визначення поняття "система" викладено в роботах Л. Фон Берталанфі, А. Холла, У. Гослінга, Р. Акоффа, К. Уотта та інших. Найбільш близьким визначенням, належать до інформаційних систем, є визначення К. Уотта, згідно з яким, система - це взаємодіє інформаційний комплекс, що характеризується багатьма причинно-наслідковими взаємозв'язками. Іншими словами, систему можна розглядати як цілеспрямований комплекс взаємопов'язаних елементів. Обов'язкове існування елементів визначає загальні для всіх елементів цілеспрямовані правила взаємозв'язків, що обумовлюють цілеспрямованість системи в цілому.
Система автоматизованого проектування - система, що об'єднує технічні засоби, математичне та програмне забезпечення, параметри і характеристики яких вибирають з максимальним урахуванням особливостей завдань інженерного проектування і конструювання.
Автоматизація процесів проектування особливо ефективна, коли від автоматизації виконання окремих інженерних розрахунків переходять до комплексної автоматизації, створюючи для цієї мети системи автоматизованого проектування (САПР).
Завдання:
Одноканальна СМО складається з буферного накопичувача ємністю L = 9 і обслуговуючого приладу. У систему надходить потік заявок в інтервалі [30. .60] Хвилин. Якщо наступна заявка застає накопичувач заповненим, то вона отримує відмову. Тривалість обслуговування Тобсл. = 160 з відхиленням = 30 хв.
Потрібно визначити ймовірність відмови в обслуговуванні, середній час очікування, середню довжину черги протягом 1000 хв.
Програмний код:
generate 45,15
test lq $ LINE, 5, MET1
QUEUE LINE
SEIZE UST1
DEPART LINE
ADVANCE 160,30
RELEASE UST1
TERMINATE
MET1 TERMINATE
GENERATE 1000
TERMINATE 1
Блок-схема моделі
Результати роботи:
GPSS World Simulation Report - Untitled.9.1
Thursday, September 18, 2008 10:38:28
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
0.000 1000.000 11 1 0
NAME VALUE
LINE 10000.000
MET1 9.000
UST1 10001.000
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
1 GENERATE 22 0 0
2 TEST 22 0 0
3 QUEUE 5 листопада 0
4 SEIZE 6 0 0
5 DEPART 6 0 0
6 ADVANCE 6 січня 0
7 RELEASE 5 0 0
8 TERMINATE 5 0 0
MET1 9 TERMINATE 11 0 0
10 GENERATE 1 0 0
11 TERMINATE 1 0 0
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
UST1 6 0.945 157.455 1 7 0 0 0 5
QUEUE MAX CONT. ENTRY ENTRY (0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE. (-0) RETRY
LINE 5 5 11 1 3.901 354.667 390.134 0
FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
24 0 1006.530 24 0 1
7 0 1084.178 7 6 7
25 0 2000.000 25 0 10
Висновок:
Середній час очікування в черзі 354, 667 хв, середня довжина черги 3 людини, ймовірність відмови дорівнює 11/22 або 50%.
Завдання:
4. Одноканальна СМО складається з буферного накопичувача з ємністю L = 10 і обслуговуючого приладу. У систему надходить Пуассонівський потік заявок з параметром l = 0.05. Якщо надходить заявка застає накопичувач заповненим, то вона отримує відмову. Вибір заявок на обслуговування здійснюється по динамічному пріоритету, вибирається заявка має найменший час обслуговування. Тривалість обслуговування - сл. величина, розподілена нормально з середнім Т об = 16 і стандартним відхиленням s об = 3.
Потрібно визначити ймовірність відмови в обслуговуванні, середній час очікування в черзі, середню довжину черги.
Блок-схема моделі
Програмний код:
XPDIS FUNCTION RN1, C24; розподіл Пуассона
0,0 / .100, .104/.200, .222/.300, .355/.400, .509
.500, .690/.600, .915/.700, 1.200/.750, 1.380
.800,1.600 / .840,1.830 / .880,2.120 / .900,2.300
.920,2.520 / .940,2.810 / .950,2.990 / .960,3.200
.970,3.500 / .980,3.900 / .990,4.600 / .995,5.300
.998,6.200 / .999,7 / 1,8
SNORM FUNCTION RN1, C25; нормальний розподіл
0.0, -5/0.00003, -4./.00135, -3.0/.00621, -2.5/.02275, -2./.06681, -1.5
.11507, -1.2/.15866, -1./.21186, -.8/.27425, -.6/.34458, -.4/.42074, -. 2
.5,0.0 / .57926, .2/.65542, .4/.72575, .6/.78814, .8/.84134, 1/.88493, 1.2
.93319,1.5 / .97125,2 / .99379,2.5 / .99865,3 / .99997,4.0 / 1.0,5.0
obsl fvariable 26 +3 # fn $ snorm
slu variable rn1 @ ch $ buf
generate 20, fn $ xpdis
assign 1, v $ obsl
gate nu ust, aaa
bbb seize ust
advance p1
release ust
unlink buf, bbb, 1
terminate
aaa test l ch $ buf, 10, ccc
link buf, fifo
ccc terminate
generate 28800
terminate 1
Результати роботи:
GPSS World Simulation Report - лаб № 4.4.1
Thursday, October 23, 2008 10:01:55
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
0.000 28800.000 13 1 0
NAME VALUE
AAA 9.000
BBB 4.000
BUF 10005.000
CCC 11.000
OBSL 10002.000
SLU 10003.000
SNORM 10001.000
UST 10004.000
XPDIS 10000.000
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
1 GENERATE 1439 0 0
2 ASSIGN +1439 0 0
3 GATE 1439 0 0
BBB 4 SEIZE 1439 0 0
5 ADVANCE 1 439 0 0
6 RELEASE 1 439 0 0
7 UNLINK +1439 0 0
8 TERMINATE 1439 0 0
AAA 9 TEST 1141 0 0
10 LINK 1141 0 0
CCC 11 TERMINATE 0 0 0
12 GENERATE 1 0 0
13 TERMINATE 1 0 0
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
UST 1439 0.794 15.882 1 0 0 0 0 0
USER CHAIN SIZE RETRY AVE.CONT ENTRIES MAX AVE.TIME
BUF 0 0 1.255 1141 10 31.674
FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
1441 0 28808.069 1441 0 1
1442 0 57600.000 1442 0 12
Висновок: Карагандинський Державний Технічний Університет
Кафедра
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсового проекту
З дисципліни: "Розробка САПР"
Тема: "Системний підхід до проектування"
Керівник
Студент
2009
Зміст
Введення
1. Моделювання процесів і систем
1.1 Моделювання одноканальних СМО
1.2 Моделювання систем з організацією списків
1.3 Моделювання динамічних процесів механічних систем
2. Технічне завдання
2.1 Загальні відомості
2.1.1 Найменування проекту та умовні позначення
2.1.2 Замовник і розробник
2.1.3 Терміни виконання робіт
2.1.4 Обгрунтування розробки
2.2 Призначення та мета створення системи
2.2.1 Призначення системи
2.2.2 Мета створення системи
2.2.3 Критерії ефективності функціонування системи
2.3 Характеристика процесів проектування
2.4 Вимоги до системи
2.4.1 Загальні вимоги
2.4.2Требованія до видів забезпечення
2.4.2.1 Вимоги до інформаційного забезпечення
2.4.2.2Требованія до математичного забезпечення
2.4.2.3 Вимоги до лінгвістичного забезпечення
2.4.2.3.1 Вимоги до мови програмування
2.4.2.3.2 Вимоги до вхідних, вихідних і проміжним мов
2.4.2.4 Вимоги до програмного забезпечення
2.4.2.4.1 Вимоги до общесистемному програмного забезпечення
2.4.2.4.2 Вимоги до базового програмного забезпечення
2.4.2.4.3 Вимоги до прикладного програмного забезпечення
2.4.2.5 Вимоги до технічного забезпечення
2.4.2.6 Вимоги до методичного забезпечення
2.6 Порядок контролю та приймання системи
3. Інформаційне забезпечення
3.1 Структура інформаційних потоків
3.11 Інформаційні потоки до автоматизації
3.1.2 Інформаційні потоки після автоматизації
3.2 Концептуальна модель даних
3.3 Логічна модель даних
3.4 Фізична модель даних
Висновок
Введення
В даний час великими темпами розвиваються інформаційні технології, що дозволяє автоматизувати ручну роботу в різних галузях діяльності.Розвиток технічного прогресу і промислового виробництва безумовно призводить до появи нових систем і комплексів, що підвищують продуктивність і ефективність праці.
Під автоматизацією проектування розуміють систематичне застосування ЕОМ у процесі проектування при науково обгрунтованому розподілі функцій між проектувальником і ЕОМ, і науково обгрунтованому виборі методів машинного рішення завдань.
Автоматизоване проектування - це основний спосіб підвищення продуктивності праці інженерних працівників, зайнятих проектуванням.
Термін "система" грецького походження і означає ціле, складене з окремих частин. В даний час існує досить велика кількість визначень поняття "система". Визначення поняття "система" викладено в роботах Л. Фон Берталанфі, А. Холла, У. Гослінга, Р. Акоффа, К. Уотта та інших. Найбільш близьким визначенням, належать до інформаційних систем, є визначення К. Уотта, згідно з яким, система - це взаємодіє інформаційний комплекс, що характеризується багатьма причинно-наслідковими взаємозв'язками. Іншими словами, систему можна розглядати як цілеспрямований комплекс взаємопов'язаних елементів. Обов'язкове існування елементів визначає загальні для всіх елементів цілеспрямовані правила взаємозв'язків, що обумовлюють цілеспрямованість системи в цілому.
Система автоматизованого проектування - система, що об'єднує технічні засоби, математичне та програмне забезпечення, параметри і характеристики яких вибирають з максимальним урахуванням особливостей завдань інженерного проектування і конструювання.
Автоматизація процесів проектування особливо ефективна, коли від автоматизації виконання окремих інженерних розрахунків переходять до комплексної автоматизації, створюючи для цієї мети системи автоматизованого проектування (САПР).
1. Моделювання процесів і систем
1.1 Моделювання одноканальних СМО
Мета роботи: вивчення засобів GPSS для побудови імітаційних моделей одноканальних беспріорітетних систем. Дослідження моделей на ЕОМ, обробка результатів моделювання.Завдання:
Одноканальна СМО складається з буферного накопичувача ємністю L = 9 і обслуговуючого приладу. У систему надходить потік заявок в інтервалі [30. .60] Хвилин. Якщо наступна заявка застає накопичувач заповненим, то вона отримує відмову. Тривалість обслуговування Тобсл. = 160 з відхиленням = 30 хв.
Потрібно визначити ймовірність відмови в обслуговуванні, середній час очікування, середню довжину черги протягом 1000 хв.
Програмний код:
generate 45,15
test lq $ LINE, 5, MET1
QUEUE LINE
SEIZE UST1
DEPART LINE
ADVANCE 160,30
RELEASE UST1
TERMINATE
MET1 TERMINATE
GENERATE 1000
TERMINATE 1
Блок-схема моделі
met1 |
L TEST |
GENERATE 45,15 |
DEPART |
QUEUE |
SEIZE |
UST1 |
ADVANCE 160,30 |
RELEASE |
UST1 |
Q $ LINE |
5 |
LINE |
LINE |
TERMINATE |
1 |
TERMINATE |
GENERATE 1000 |
Результати роботи:
GPSS World Simulation Report - Untitled.9.1
Thursday, September 18, 2008 10:38:28
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
0.000 1000.000 11 1 0
NAME VALUE
LINE 10000.000
MET1 9.000
UST1 10001.000
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
1 GENERATE 22 0 0
2 TEST 22 0 0
3 QUEUE 5 листопада 0
4 SEIZE 6 0 0
5 DEPART 6 0 0
6 ADVANCE 6 січня 0
7 RELEASE 5 0 0
8 TERMINATE 5 0 0
MET1 9 TERMINATE 11 0 0
10 GENERATE 1 0 0
11 TERMINATE 1 0 0
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
UST1 6 0.945 157.455 1 7 0 0 0 5
QUEUE MAX CONT. ENTRY ENTRY (0) AVE.CONT. AVE.TIME AVE. (-0) RETRY
LINE 5 5 11 1 3.901 354.667 390.134 0
FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
24 0 1006.530 24 0 1
7 0 1084.178 7 6 7
25 0 2000.000 25 0 10
Висновок:
Середній час очікування в черзі 354, 667 хв, середня довжина черги 3 людини, ймовірність відмови дорівнює 11/22 або 50%.
1.2 Моделювання систем з організацією списків
Мета роботи: вивчення засобів GPSS для моделювання і дослідження характеристик моделей з різними дисциплінами обслуговування, дослідження Пуассонівський потоків подій, оцінка точності моделювання.Завдання:
4. Одноканальна СМО складається з буферного накопичувача з ємністю L = 10 і обслуговуючого приладу. У систему надходить Пуассонівський потік заявок з параметром l = 0.05. Якщо надходить заявка застає накопичувач заповненим, то вона отримує відмову. Вибір заявок на обслуговування здійснюється по динамічному пріоритету, вибирається заявка має найменший час обслуговування. Тривалість обслуговування - сл. величина, розподілена нормально з середнім Т об = 16 і стандартним відхиленням s об = 3.
Потрібно визначити ймовірність відмови в обслуговуванні, середній час очікування в черзі, середню довжину черги.
GENERATE 20, FN $ XPDIS |
GATE NU |
SEIZE |
UST |
ADVANCE P1 |
RELEASE |
UST |
UST |
(AAA) |
TERMINATE |
L TEST |
CH $ BUF |
10 |
(BBB) |
(EEE) |
ASSIGN |
1, V $ OBSL |
UNLINK |
BUF 1 |
LINK |
BUF P1 |
TERMINATE |
1 |
TERMINATE |
GENERATE 28800 |
Блок-схема моделі
Програмний код:
XPDIS FUNCTION RN1, C24; розподіл Пуассона
0,0 / .100, .104/.200, .222/.300, .355/.400, .509
.500, .690/.600, .915/.700, 1.200/.750, 1.380
.800,1.600 / .840,1.830 / .880,2.120 / .900,2.300
.920,2.520 / .940,2.810 / .950,2.990 / .960,3.200
.970,3.500 / .980,3.900 / .990,4.600 / .995,5.300
.998,6.200 / .999,7 / 1,8
SNORM FUNCTION RN1, C25; нормальний розподіл
0.0, -5/0.00003, -4./.00135, -3.0/.00621, -2.5/.02275, -2./.06681, -1.5
.11507, -1.2/.15866, -1./.21186, -.8/.27425, -.6/.34458, -.4/.42074, -. 2
.5,0.0 / .57926, .2/.65542, .4/.72575, .6/.78814, .8/.84134, 1/.88493, 1.2
.93319,1.5 / .97125,2 / .99379,2.5 / .99865,3 / .99997,4.0 / 1.0,5.0
obsl fvariable 26 +3 # fn $ snorm
slu variable rn1 @ ch $ buf
generate 20, fn $ xpdis
assign 1, v $ obsl
gate nu ust, aaa
bbb seize ust
advance p1
release ust
unlink buf, bbb, 1
terminate
aaa test l ch $ buf, 10, ccc
link buf, fifo
ccc terminate
generate 28800
terminate 1
Результати роботи:
GPSS World Simulation Report - лаб № 4.4.1
Thursday, October 23, 2008 10:01:55
START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES
0.000 28800.000 13 1 0
NAME VALUE
AAA 9.000
BBB 4.000
BUF 10005.000
CCC 11.000
OBSL 10002.000
SLU 10003.000
SNORM 10001.000
UST 10004.000
XPDIS 10000.000
LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY
1 GENERATE 1439 0 0
2 ASSIGN +1439 0 0
3 GATE 1439 0 0
BBB 4 SEIZE 1439 0 0
5 ADVANCE 1 439 0 0
6 RELEASE 1 439 0 0
7 UNLINK +1439 0 0
8 TERMINATE 1439 0 0
AAA 9 TEST 1141 0 0
10 LINK 1141 0 0
CCC 11 TERMINATE 0 0 0
12 GENERATE 1 0 0
13 TERMINATE 1 0 0
FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY
UST 1439 0.794 15.882 1 0 0 0 0 0
USER CHAIN SIZE RETRY AVE.CONT ENTRIES MAX AVE.TIME
BUF 0 0 1.255 1141 10 31.674
FEC XN PRI BDT ASSEM CURRENT NEXT PARAMETER VALUE
1441 0 28808.069 1441 0 1
1442 0 57600.000 1442 0 12
| Режим | Імовірність відмови в обслугову-вання | Середній час очікування в черзі | Середній час обслуговуван-ня | Коеф-т вико-вання устатку-вання | Макси-мальна довжина черги | Кількість обро-робуваних заявок | Кількість покинувши-ших заявок |
| FIFO L = ¥ | 0 | 3157.179 | 25.836 | 0.999 | 327 | 1113 | 0 |
| FIFO L = 10 | 22.16% | 205.859 | 25.841 | 0.998 | 10 | 1111 | 319 |
| LIFO L = ¥ | 0 | 3138.789 | 25.813 | 0.999 | 326 | 1114 | 0 |
| LIFO L = 10 | 22.16% | 206.498 | 25.858 | 0.998 | 10 | 1111 | 319 |
| Динам Пріоритет, L = ¥ | 0 | 2739.101 | 24.876 | 0.999 | 284 | 1156 | 0 |
| Динам Пріоритет, L = 10 | 21.96% | 208.735 | 25.812 | 0.999 | 10 | 1114 | 316 |
З отриманих результатів видно, що при обмеженій черги кращий результат отримано при використанні дисципліни обслуговування FIFO, так як середній час простою в черзі мінімальне.
При необмеженій черги кращий результат отримано при динамічному пріоритеті, так як кількість заявок максимальне, а час обслуговування мінімальне.
1.3 Моделювання динамічних процесів механічних систем
Мета: Дослідження механічних систем.Завдання: Побудувати еквівалентну схему для малюнка 1, дослідити процеси функціонування системи і розрахувати коефіцієнт динамічності.
Вхідні параметри:
m 1 = 1500 кг; m 2 = m 3 = m 4 = m 5 = 1000кг;
m 6 = m 7 = 500кг; l 1 = 0,8 м;
S 1 = 0,006 м 2; E 1 = 2 * 10 5 Н / м;
l 2 = 1,2 м; S 2 = 0,005 м 2;
E 2 = 2 * 10 4 Н / м; F = 200H.
UP1 |
m7 |
m5 |
UP2 |
UP2 |
F |
m3 |
UP1 |
m2 |
m4 |
m1 |
UP1 |
UP1 |
m6 |
UP2 |
UP2 |
R7 |
R6 |
m3 |
F |
R2 |
m2 |
R5 |
R1 |
R3 |
m4 |
R4 |
m5 |
m7 |
m6 |
m1 |
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
3 |
2 |
2 |
8 |
7 |
7 |
6 |
6 |
5 |
4 |
3 |
4 |
5 |
7 |
8 |
4 |
UP1 |
UP2 |
UP1 |
UP1 |
UP2 |
UP1 |
Малюнок 1.1 - Механічна схема
Рисунок 1.2 - Еквівалентна схема
Розрахунок коефіцієнта динамічності:
Кд UP6 =
Кд UP1 =
2. Технічне завдання
2.1 Загальні відомості
2.1.1 Найменування проекту та умовні позначення
Проектуванню підлягає автоматизована система розрахунку напружено-деформованого стану ферменних конструкцій, іменована надалі "АС".2.1.2 Замовник і розробник
Замовником АС є кафедра Системи автоматизованого проектування Карагандинського державного технічного університету. Розробником АС є студент групи ВТ-05-6, факультету інформаційних технологій Карагандинського державного технічного університету, Галімова Мар'яна Ігорівна.2.1.3 Терміни виконання робіт
Початок робіт зі створення АС 1.02.2009г.Закінчення робіт - 30.04.2009 р.
2.1.4 Обгрунтування розробки
Підставою для проведення робіт зі створення АС є наказ на дипломне проектування ___________________________, затверджений згідно з навчальним планом кафедри Системи автоматизованого проектування за спеціальністю 050704 "Обчислювальна техніка та програмне забезпечення".2.2 Призначення та мета створення системи
2.2.1 Призначення системи
Розробляється АС призначена для:автоматизованого розрахунку напружено-деформованого стану ферменних конструкцій;
побудови моделі ферменной конструкції;
зберігання інформації про розрахункову схемою ферм;
проведення кінцево-елементного аналізу;
побудови епюр напружень і деформацій;
пошуку оптимального рішення задачі;
аналізу отриманих результатів і підбору рекомендацій;
видачі необхідних результатів розрахунку.
2.2.2 Мета створення системи
Цілі створення АС:підвищення продуктивності роботи інженера, що займається розрахунком ферменних конструкцій;
зменшення витрат часу проектування;
збільшення ефективності праці;
зниження вірогідності появи помилок при розрахунках;
підвищення точності розрахунків;
зниження комерційних втрат;
організація навчального процесу кафедри САПР.
2.2.3 Критерії ефективності функціонування системи
Критерієм ефективності функціонування АС є ставлення ефективності, одержуваної від підвищення продуктивності праці інженера-проектувальника, ступінь економії робочого часу, зниження помилок в роботі та формування епюр напружень та деформацій.2.3 Характеристика процесів проектування
Об'єктом проектування є процес розрахунку напружено-деформованого стану ферменних конструкцій.Автоматизації підлягають такі процедури:
побудова моделі ферменной конструкції;
розрахунок напружено-деформованого стану ферм;
складання розрахункової схеми;
оформлення та виведення на екран результатів розрахунку.
2.4 Вимоги до системи
2.4.1 Загальні вимоги
Система повинна складатися з інтерфейсного модуля і набору модулів для вирішення кожної з задач проектування.Зв'язок для інформаційного обміну між підсистемами буде забезпечувати інтерфейсний модуль.
АС повинна забезпечувати створення командного файлу, що виконує побудову та аналіз моделі дослідження, і його перенесення в ANSYS.
Висновок результатів проектування та аналізу повинен здійснюватися у вигляді стандартної проектної документації. При цьому повинно забезпечуватися поданні вихідний розрахункової інформації в текстовому (файл результатів розрахунку і таблиці з додатковою інформацією аналізу) та графічному (ескіз моделі, епюри розподілу навантажень та інші діаграми) вигляді. Повинні бути автоматизовані проміжні стадії проектування, такі як:
обчислення констант, використовуваних при описі фізичних властивостей моделі;
побудова досліджуваної моделі;
побудова геометричної моделі;
побудова дискретної моделі;
передача вихідних даних розрахунку системі ANSYS у вигляді командного файлу;
проведення кінцево-елементного аналізу;
пошук оптимального рішення задачі;
вибір форми представлення результуючих даних;
документообіг між системами ANSYS і АС, необхідний для перенесення результатів аналізу та оптимізації з найменшим участю проектувальника.
2.4.2Требованія до видів забезпечення
2.4.2.1 Вимоги до інформаційного забезпечення
При розробці АС необхідно виконати наступні вимоги до інформаційного забезпечення:при розробці структури інформаційних потоків повинно бути забезпечено отримання цілісної, ненадлишковим, достовірної, несуперечливої інформації про об'єкт аналізу для отримання коректного рішення;
система повинна забезпечувати контроль правильності введення вихідних даних;
АС повинна мати діалоговий і пакетний людино-машинний інтерфейс;
розробити концептуальну, логічну й фізичну моделі даних і потоків інформації для нової схеми проектування;
зв'язок для інформаційного обміну між підсистемами повинен забезпечувати інтерфейсний модуль;
АС повинна готувати вихідні дані для розрахунку в стандартному для системи ANSYS вигляді.
2.4.2.2 Вимоги до математичного забезпечення
Математичне забезпечення повинне відповідати таким вимогам:адекватність даних;
точність;
економічність, яка характеризується витратами машинного часу та пам'яті.
Математичне забезпечення має містити:
математичну модель об'єктів проектування;
обгрунтування вибору методів проектування;
алгоритм виконання розрахунків.
2.4.2.3 Вимоги до лінгвістичного забезпечення
2.4.2.3.1 Вимоги до мови програмування
Мова програмування, на якому буде розроблятися АС, повинна бути мовою високого рівня, а також підтримувати об'єктно-орієнтовану модель даних і забезпечувати отримання виконуваного модуля для обраної операційної системи.Крім того, мова програмування повинна задовольняти наступним вимогам:
зручність використання, тобто витрати часу програміста на освоєння мови і головним чином на написання програм на цій мові;
універсальність, тобто можливість використання мови для опису різноманітних алгоритмів, характерних для програмного забезпечення САПР;
ефективність об'єктних програм, яка оцінюється властивостями використовуваного транслятора, який, у свою чергу, залежить від властивостей мови.
2.4.2.3.2 Вимоги до вхідних, вихідних і проміжним мов
Вхідним мовою є форми для введення інформації про форму конструкції, про базові розмірах, про тип елемента, а також про властивості використовуваного матеріалу. Дані вводяться з клавіатури.Вхідна мова повинен:
забезпечити введення вихідних даних;
забезпечувати легкість для читання і компактність описів;
повинен бути простим у використанні.
Проміжним мовою є командний текстовий файл, який передає вихідні дані розрахунку системі ANSYS.
Вихідним мовою є результати розрахунків, які представляються як у вигляді графічної інформації, тобто епюр, так і у вигляді текстової інформації, тобто числові дані.
Вихідний мова повинна:
у наочній формі надавати дані рішення завдань;
забезпечувати відповідність результатів проектування вимогам завдання.
2.4.2.4 Вимоги до програмного забезпечення
2.4.2.4.1 Вимоги до общесистемному програмного забезпечення
Загальносистемне програмне забезпечення повинно забезпечувати функціонування базового та прикладного програмного забезпечень системи. В якості загальносистемного програмного забезпечення використовується операційна система Microsoft Windows XP Professional, так як вона є на даний момент більш поширеною.2.4.2.4.2 Вимоги до базового програмного забезпечення
Базове програмне забезпечення повинне відповідати таким вимогам:універсальність;
можливість використання ПК ANSYS 8.0/9.0;
підтримка мовою програмування об'єктно-орієнтованого
підходу до програмування;
наявність для мови програмування компілятора для обраного
загальносистемного програмного забезпечення.
2.4.2.4.3 Вимоги до прикладного програмного забезпечення
Основні вимоги до прикладного програмного забезпечення:забезпечити модульну структуру системи;
забезпечити прийнятний рівень швидкодії системи;
розробити керівництво програміста по створенню АС;
2.4.2.5 Вимоги до технічного забезпечення
Технічне забезпечення має відповідати таким вимогам:достатня ємність накопичувача на жорсткому магнітному диску;
прийнятний тип відеоадаптера і дисплея для роботи користувача;
достатня продуктивність центрального процесора;
наявність можливості виведення інформації на паперовий, магнітний носій;
відкритість для конфігурації і подальшого розвитку;
простота освоєння, експлуатації та обслуговування;
обсяг оперативної пам'яті повинен дозволяти використовувати вибраного загальносистемне, а також базове і прикладне програмне забезпечення;
прийнятна вартість складових комплексу технічних засобів.
2.4.2.6 Вимоги до методичного забезпечення
Методичне забезпечення повинно відображати опис системи, методику автоматизованого проектування та аналізу, а також має включати:опис АС і її модулів;
керівництво користувача;
керівництво по установці.
2.5 Календарний план
Календарний план робіт з розробки АС представлений в таблиці 2.1
Таблиця 2.1 - Календарний план
| Вид роботи | Терміни виконання | Вид документа |
| Передпроектні дослідження | 10.07.08 - 13.09.08 | Передпроектні дослідження |
| Розробка технічного завдання | 10.07.08 - 13.09.08 | Технічне завдання |
| Розробка моделей даних | 10.07.08 - 13.09.08 | Інформаційне забезпечення |
| Опис математичних методів і алгоритмів розрахунків | 1.02.09 - 15.02.09 | Математичне забезпечення |
| Опис мов проектування і програмування | 15.02.09 - 25.02.09 | Лінгвістичне забезпечення |
| Обгрунтування вибору загальносистемного і базового ПЗ | 25.02.09 - 5.03.09 | Програмне забезпечення |
| Обгрунтування вибору комплексу технічних засобів | 5.03.09 - 15.03.09 | Технічне забезпечення |
| Розробка методичних вказівок | 15.03.09 - 25.03.09 | Методичне забезпечення |
| Розрахунок техніко-економічної частини | 25.03.09 - 5.04.09 | Техніко-економічне обгрунтування |
| Опис технічних факторів, що впливають на екологію | 5.04.09 -15.04.09 | Промислова екологія |
| Опис технічних факторів, що впливають на здоров'я людини | 30.03.09 -15.04.09 | Охорона праці і техніка безпеки |
| Виконання та оформлення графічної частини | 15.04.09 -1.05.09 | Графічна частина |
2.6 Порядок контролю та приймання системи
Після виконання всіх робіт необхідно завізувати зазначені розділи у курують викладачів КарГТУ і здати дипломний проект на рецензію особі, затвердженим кафедрою САПР.По поверненню з рецензії проект необхідно захистити Державної атестаційної комісії кафедри САПР.
На захист дипломного проекту необхідно надати розроблену автоматизовану систему розрахунку напружено-деформованого стану ферменних конструкцій. Перед комісією необхідно представити пояснювальну записку до дипломного проекту обсягом не менше 80 друкованих аркушів, що відповідає всім вимогам стандартизації та нормоконтролю.
3. Інформаційне забезпечення
3.1 Структура інформаційних потоків
3.11 Інформаційні потоки до автоматизації
Процес інформаційного потоку до автоматизації:замовник видає завдання на розрахунок конструкції;
матеріали передаються в розрахунковий відділення;
розрахунковий відділ проводить необхідні розрахунки і викладки, а потім передає результати в конструкторський відділ;
конструкторський відділ перевіряє отримані результати та проводить аналіз даних, а також погоджує отримані результати з замовником;
після перевірки остаточні результати передаються замовнику.
Схема руху інформаційних потоків до автоматизації показана на малюнку 3.1
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Замовник |
Розрахунковий відділ |
Завдання на проектування |
Уточнюючі питання про параметри моделі |
Ручні розрахунки і викладки |
Конструкторський відділ |
Побудова епюр, аналіз даних, узгодження результатів |
Остаточні результати роботи |
3.1.2 Інформаційні потоки після автоматизації
Процес інформаційного потоку після автоматизації:замовник видає завдання на проектування;
інженер-проектувальник надає вхідні дані у вигляді основних параметрів конструкції автоматизованій системі;
АС формує командний файл з усіма даними і посилає їх для аналізу в ПК ANSYS;
в ПМК ANSYS проводиться розрахунок зокрема величини напружень, динамічних переміщень, частот і т.д.
інженер погоджує отримані результати з замовником і робить звіт про виконану роботу.
Після автоматизації витрати часу на розрахунок і аналіз даних значно скорочуються. Таким чином, підвищується продуктивність праці і зменшується ймовірність появи помилок під час розрахунків.
Схема руху інформаційних потоків після автоматизації показана на малюнку 3.2.
Завдання на проектування |
Узгодження результатів |
Інженер-проектувальник |
Параметри конструкції |
Командний файл |
Автоматизована система |
Графічні і текстові дані |
ПК ANSYS |
Отримані результати |
Замовник |
Звіт про виконану роботу |
3.2 Концептуальна модель даних
Концептуальна модель автоматизованої системи представлена на малюнку 3.3.У ході аналізу автоматизована система розглядається з двох підсистем. У першій відбувається побудова моделі об'єкта проектування (ферменной конструкції), у другій формуються результати роботи.
Модель проектування розглядається з окремих компонентів, які мають свої параметри. Параметри впливають кожен окремо на всю систему, а в сукупності і визначають властивості об'єкта як системи. Кожен окремий компонент системи також описується набором властивостей.
Модель об'єкта проектування (або ферменних конструкція) представляється у вигляді системи, що складається з кінцевих елементів, вузли яких пов'язані між собою певною структурою. Кожна конструкція має тип і геометричні параметри, які задає користувач. Елементи у свою чергу характеризуються власним номером, типом, геометрією, матеріалом. Кожному елементу відповідає певні вузли. Вузли описуються просторовими координатами та порядковим номером. Граничні умови задаються номером вузла і типом закріплення. Навантаження має вид навантаження і величину навантаження, а також місце для вкладання, яке також має координати початкового і кінцевого вузлів.
Результати представляються у вигляді епюр, схем, деформацій і напруг.
3.3 Логічна модель даних
Логічна модель, що відображає основні взаємозв'язки та складові автоматизованої системи, представлена на малюнку 3.4 у вигляді алгоритму роботи системи.Спочатку користувач задає початкові параметри системи, за якими після перевірки будується модель і формується командний файл. Потім, командний файл передається в програму ANSYS, де відбувається обробка даних, прораховуються різні комбінації параметрів і типів конструкцій. На основі аналізу цих даних формується звіт про виконану роботу, і користувач отримує результати роботи системи.
Дефор-мації |
Дефор-мація |
Напру-ження |
Напругу |
Схеми |
Схема |
Значення |
Значення |
- Величина; - Вид навантаження; |
- Тип елемента; - Номер; - Геометрія; - Матеріал |
- Номер вузла; - Тип закріплення |
Гранич. умови |
Граничне умова |
- Номер вузла; - Координати |
Вузли |
Вузол |
- Початковий вузол; - Кінцевий вузол |
Місця прикладання |
Місце додатку |
Навантаження |
Навантаження |
Кінцеві елементи |
Кінцевий елемент |
Моделі побудови |
Модель побудови |
Результати |
Результат |
- Назва |
АС |
Епюри |
Епюра |
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Малюнок 3.4 - Алгоритм роботи АС
Командний файл формується при введенні користувачем вихідних даних. Розширення командного файлу - txt. Структура командного файлу представлена в таблиці 3.1
Проміжні файли використовуються для додаткових розрахунків у ході дослідження, які також мають розширення. txt. Конструкторсько-проектна документація представлена файлом результату розрахунку і аналізу, що являє собою текстовий файл з розширенням. doc.
У графічних файлах організовано зберігання розрахункової схеми досліджуваної конструкції і епюр, побудованих на основі результатів розрахунку. Розширення графічних файлів - jpg. Опис структури графічних файлів наведено в таблиці 3.2
Таблиця 3.1 - Опис структури командного файлу
Таблиця 3.2 - Опис структури графічного файлу
Також були вивчені засоби GPSS для побудови імітаційних моделей. Розглянуто роботу програми GRAPH-PA при дослідженні механічних систем.
У рамці програми даного курсу було складено технічне завдання на дипломне проектування, а також інформаційне забезпечення.
Початок роботи системи |
немає |
та |
Перевірка правильності |
Введення параметрів |
Побудова моделі і формування командного файлу |
Формування звіту та результатів роботи |
Висновок результатів роботи |
Малюнок 3.4 - Алгоритм роботи АС
3.4 Фізична модель даних
Фізична модель даних для розробляється АС представляється командним файлом, файлами проміжних результатів, файлом результатів і графічними файлами (розрахункова схема й епюри).Командний файл формується при введенні користувачем вихідних даних. Розширення командного файлу - txt. Структура командного файлу представлена в таблиці 3.1
Проміжні файли використовуються для додаткових розрахунків у ході дослідження, які також мають розширення. txt. Конструкторсько-проектна документація представлена файлом результату розрахунку і аналізу, що являє собою текстовий файл з розширенням. doc.
У графічних файлах організовано зберігання розрахункової схеми досліджуваної конструкції і епюр, побудованих на основі результатів розрахунку. Розширення графічних файлів - jpg. Опис структури графічних файлів наведено в таблиці 3.2
Таблиця 3.1 - Опис структури командного файлу
| Опис змінної | Ідентифікатор | Розмірність | Тип | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Назва файлу | / FILNAME | 20 | Рядок | |
| Тема завдання | / TITLE | 20 | Рядок | |
| Вхід в препроцесор | / Divp7 | 20 | Рядок | |
| Тип аналізу | ANTYPE | 20 | Рядок | |
| Тип елемента | ET, 1 | 20 | Рядок | |
| Властивості матеріалу | MP | 20 | Рядок | |
| Ключові точки | K | 20 | Рядок | |
| Лінії | L | 20 | Рядок | |
| Розбиття ліній | LESIZE | 20 | Рядок | |
| Вихід з препроцесора | FINISH | 20 | Рядок | |
| Початок розрахунку | / SOLU | 20 | Рядок | |
| Додаток навантаження | Fk | 20 | Рядок | |
| Закріплення | Dk | 20 | Рядок | |
| Розрахунок | Solve | 20 | Рядок | |
| Збереження | Save | 20 | Рядок | |
| Завершення розрахунку | finish | 20 | Рядок | |
| Вхід в постпроцесор | / Post1 | 20 | Рядок | |
| Висновок в файл | / OUT | 20 | Рядок | |
| Дані для виведення | * VWRITE | 20 | Рядок | |
Висновок
У ході виконання даного курсового проекту було досліджено методи імітаційного моделювання, були вирішені певні завдання.Також були вивчені засоби GPSS для побудови імітаційних моделей. Розглянуто роботу програми GRAPH-PA при дослідженні механічних систем.
У рамці програми даного курсу було складено технічне завдання на дипломне проектування, а також інформаційне забезпечення.