Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Сапр

Оптимальная расчетная конечно-элементная модель. Способы соединения частей КЭ модели

26.03.2021 14:15:31 | Автор: admin
Оптимальная расчетная конечно-элементная модель какая она? такой чаще всего не проговоренный вслух, а порою даже и неосознанный вопрос непременно рождается (как минимум в подсознании) у каждого инженера-расчетчика при получении ТЗ на решение задачи методом конечных элементов. Каковы критерии этой самой расчетной модели-мечты? Пожалуй, здесь стоит отталкиваться от известного философского принципа Всё следует упрощать до тех пор, пока это возможно, но не более того. Вот только как применить этот принцип к нашим научным и инженерным задачам?

Рисунок 1

Критерии оптимальной расчетной конечно-элементной модели


Поразмыслив, проанализировав свой практический опыт, я выделил три основных критерия оптимальной расчетной конечно-элементной модели: 1) физические допущения, адекватные целям расчета; 2) упрощения детализации геометрии, правильный выбор видов конечных элементов и способов их соединения; 3) качественная сетка КЭ. Эта статья является продолжением моего доклада Особенности использования различных видов конечных элементов в Femap с NX Nastran, прочитанного на Femap Symposium 2020. В докладе я обзорно рассказывал о применении этих трех критериев на примере конкретных проектов, а здесь я подробнее расскажу подробнее о втором критерии.

Чтобы определиться с концепцией рациональной расчетной схемы, в которую мы будем преобразовывать (чаще упрощать) исходную геометрическую модель, нужно в первую очередь хорошо понимать физику моделируемого процесса, осознавать факторы и параметры, изменение которых более всего влияет на результат. Необходимо разбираться в видах конечных элементов (линейные, поверхностные, объемные), способах соединения частей модели и в особенностях их совместного применения. Причем части модели могут состоять из конечных элементов разных видов. Да, и конечно же нужно знать возможности используемого вами расчетного комплекса. Расчетный комплекс Femap с NX Nastran поддерживает все виды конечных элементов и позволяет соединять области, состоящие из конечных элементов разных видов, всеми основными способами.

Способы соединения частей КЭ-модели


Существует три основных способа соединения (в более широком смысле слова взаимодействия) частей конечно-элементной модели, передачи нагрузки и внутренних усилий между частями модели. Эта классификация носит условный характер, и я ввел ее для удобства восприятия информации расчетчиками-практиками.
Первый способ соединение конечных элементов разных частей модели узел в узел. Это самый классический способ. При его использовании граница перехода между частями модели не оказывает никакого собственного влияния. Фактически решатель работает с единой сплошной моделью, а части модели существуют только для удобства работы пользователя в пре- и постпроцессоре.

Рисунок 2

Второй способ это применение MPC-связей (multiple point constraint). MPC соединяют узел с узлом (тогда это скорее SPC single point constraint) или узел с группой узлов с помощью жестких или интерполяционных элементов.

Рисунок 3

Третий способ применение контактных поверхностей различных типов (например, склейка или с трением). При использовании этого способа пользователь выбирает контактирующие поверхности, а препроцессор автоматически определяет взаимодействующие узлы.

Рисунок 4

Эти три способа соединения (взаимодействия) даже более чем различны. Например, целые классы задач (штамповка, соударение тел) просто невозможно решить без применения контактных поверхностей. При решении же более простых задач (линейная статика, модальный анализ), как правило, есть возможность выбрать, как именно упрощать геометрию и какой способ соединения частей модели применить.

Практические примеры


Разберем и проанализируем по вышеописанным критериям модель радиобашни, изображенную на рис.3. Расчетная модель радиобашни используется для определения собственных форм и частот колебаний металлоконструкции башни, потому точный учет жесткости силовых элементов исключительно важен. Это очень ответственная задача собственные частоты колебаний необходимы для определения динамической составляющей ветровой нагрузки (см. Руководство по расчету зданий и сооружений на действие ветра к СП 20.13330.2010 Нагрузки и воздействия).

Модель радиобашни состоит из конечных элементов трех видов: 1) несущие вертикальные круглые трубы и связи соединяющих их (также из круглых труб) смоделированы балочными конечными элементами; 2) ребра жесткости, соединяющие трубы и опорную плиту, смоделированы поверхностными КЭ; 3) опорная плита смоделирована солидами (объемными КЭ).

В модели также применены три основных способа соединения частей конечно-элементной модели:
а) узел в узел соединены части модели (линейные), между которыми нет зазоров;
б) с помощью MPC-связей соединены линейные элементы (имитирующие трубы), между которыми есть зазоры. Кроме того, посредством MPC-связей соединены элементы ребер жесткости и вертикальных труб;
в) контакты заданы между нижней гранью ребер жесткости и поверхностью опорной плиты.

Я считаю эту расчётную модель очень грамотным результатом преобразования геометрической модели в расчетную, так как модель достаточно проста, но при этом в ней учтены основные конструктивные элементы, определяющие жесткость конструкции. Как правило, в простых строительных САПР отсутствуют инструменты, позволяющие соединять конечные элементы различных видов (в случае радиобашни не было бы возможности смоделировать опорные элементы). То есть в простой строительной САПР конструкцию радиобашни удалось бы смоделировать лишь из одних труб, разбив их балочными конечными элементами. В этом случае податливость основания не учитывается и собственные частоты колебаний конструкции оказываются завышены.

Далее на примере расчетного комплекса Simcenter Femap c NX Nastran я подробнее расскажу о втором способе соединения частей модели, а точнее о применении MPC-связей. Элементы типа R математически эквивалентны многоточечному уравнению связи (Multipoint Constraints Equations, MPC). Они накладывают постоянные ограничения на компоненты перемещения соединяемых узлов. Каждое уравнение связи выражает зависимую степень свободы как функцию независимой степени свободы.
Элементы RROD, RBAR, RBE1, RBE2 и RTRPLT это жесткие элементы. Элементы RBE3 и RSPLINE интерполяционные элементы, они не являются жесткими.

Рисунок 5

Элемент RBE2 использует уравнения связи, чтобы связывать степени свободы зависимых узлов со степенями свободы независимого узла. Относительные деформации между зависимыми узлами отсутствуют, то есть соответствующие элементы не деформируются. Варьируя настройки степеней свободы RBE2 в поле DEPENDENT (Зависимый), можно получить WELD сварное соединение (активируя шесть степеней свободы TX, TY, TZ, RX, RY, RZ) или BOLT болтовое соединение (активируя TX, TY, TZ, вращения остаются свободными).

В отличие от элементов RBE2, элемент RBE3 не добавляет конструкции дополнительную жесткость, то есть RBE3 это интерполяционный элемент. RBE3 можно использовать как инструмент распределения нагрузки и массы в КЭ-модели, аналогичный грузовым площадям в строительных системах автоматизированного проектирования. Нагрузки в виде сил и моментов, приложенные к зависимому узлу, распределяются в независимые узлы пропорционально весовым коэффициентам.

Рисунок 6

В большинстве случаев в настройках степеней свободы RBE3 в поле INDEPENDENT (Независимый) не рекомендуется активировать вращательные степени свободы.
Подробнее специфика применения RBE2 и RBE3 представлена в статье наших партнеров из компании КАДИС: RBE2 в сравнении с RBE3 в Femap c NX Nastran.

Рисунок 7

Но вернемся от теории к практике и разберем типовую задачу расчета кронштейна, на примере которой отлично видно, что, неправильно задав способ соединения частей модели, мы получим принципиально неверное решение. Кронштейн закреплен на П-образной пластине с помощью двух болтов. К отверстиям кронштейна приложена сила с направлением вдоль пластины. П-образная пластина разбита поверхностными конечными элементами, а кронштейн объемными КЭ. С учетом толщины пластины пластина и кронштейн соприкасаются.

Рисунок 8

Чтобы результат расчета был адекватен, способ соединения кронштейна с П-пластиной (модель передачи нагрузки) должен соответствовать реальной физике работы болтового соединения. Гайки закручены с некоторым усилием (моментом). Этот момент вызывает силу, прижимающую кронштейн к поверхности пластины. Силу трения в свою очередь определяют коэффициент трения и сила реакции. При приложении нагрузки к кронштейну часть его основания прижимается к пластине, а некоторая часть основания, напротив, стремится от него оторваться, вследствие чего при превышении определенной нагрузки происходит частичное раскрытие стыка.

С точки зрения математического моделирования нам необходимо: а) задать непосредственное соединение болтов и гаек с кронштейном и пластиной и б) задать взаимодействие изначально прижатых друг к другу поверхностей. На рис. 9 показаны напряженно-деформированные состояния кронштейна с пластиной при двух вариантах задания соединений. Составляющая а назовем ее имитация болтов в обоих вариантах задана одинаково: два паучка из RBE-элементов и болт из балочных конечных элементов созданы с помощью встроенной API-команды Hole to Hole Fastener.

Первый и второй варианты различаются настройками свойств контактной пары поверхностей составляющей б. В первом варианте настройки контакта соответствуют склейке двух поверхностей, что не отвечает физике работы болтового соединения. Этот вариант можно было бы использовать, если бы кронштейн был соединен с пластиной при помощи сварных швов по периметру и внутри. Адекватное решение (второй вариант расчета) получается при задании контакта с трением. Такой вид взаимодействия поверхностей позволяет учесть эффект частичного раскрытия стыка. Задача при этом становится нелинейной и решение занимает гораздо больше времени в связи с необходимостью обеспечить сходимость решения. Подробнее о нелинейном анализе и обеспечении сходимости можно прочитать в моей статье Просто о нелинейном анализе методом конечных элементов. На примере кронштейна.

Рисунок 9

Существует несколько способов моделирования болтового соединения. Представленный выше способ (балочный элемент + RBE + контакт с трением) относительно прост, однако он позволяет учесть передачу сдвиговых усилий. Есть более точный, но и гораздо более трудоемкий способ моделирования болтового соединения: непосредственное моделирование болтов, гаек, шайб объемными конечными элементами (рис. 10). Этот способ позволяет учесть все тонкости работы болтового соединения (даже контакт в резьбе) и в том числе производить нелинейный анализ с учетом пластичности.

Рисунок 10

Глобально-локальный анализ


Проанализируем теперь сложную конечно-элементную модель марсохода Кьюриосити (Curiosity). На примере марсохода я хочу познакомить читателя с понятием глобально-локального анализа (ГЛА). Глобально-локальный анализ это процесс изолированного рассмотрения отдельных частей конструкции, при котором выполняется условие равенства силовых факторов и перемещений, соответствующих поведению этой части в составе конструкции. Возможность применения ГЛА обоснована принципом Сен-Венана: в частях конструкции, достаточно удаленных от места приложения нагрузки, напряжения и деформации мало зависят от способа приложения нагрузки. Потому часть модели можно вырезать и выполнить анализ только для этой части при условии, что значения силовых факторов на границах выреза заданы правильно.

Рисунок 11

Но вернемся к марсоходу и его модели. Весит марсоход около тонны, его габариты: длина 4,5 метра, ширина 2,5 метра, высота 2,1 метра. В процессе проектирования было проведено множество расчетов средствами Simcenter Femap, в том числе линейный статический анализ, анализ потери устойчивости, нелинейный анализ; рассчитаны отклики на воздействие случайной вибрации, выполнен анализ переходных процессов.

Конечно-элементная модель марсохода, изображенная на рис. 11, это глобальная конечно-элементная модель (ГКЭМ). С ее помощью можно подобрать сечения труб и толщины оболочек, вычислить нагрузки реакции в узлах конструкции. В модели применены линейные, поверхностные и объемные КЭ, части модели соединяются как узел в узел, так и посредством MPC-связей и контактов. Для такой сложной конструкции как марсоход рационально использовать глобальную модель как нагрузочную, а узлы считать отдельно с помощью подробных локальных конечно-элементных моделей (ЛКЭМ) то есть применять алгоритм глобально-локального анализа (рис. 12).

Для расчета узлов в ЛКЭМ очень важно правильно задать граничные условия, силовые факторы. Существует три способа переноса граничных условий из ГКЭМ в локальную конечно-элементную модель: перенос перемещений, перенос силовых факторов, комбинированный способ. Для осуществления этих операций в Femap есть удобный инструмент FreeBody. Чтобы более подробно узнать о ГЛА и о применении FreeBody, рекомендую ознакомиться с докладом Алексея Патая из компании Центр Технических Проектов: Возможности Femap для глобально-локального анализа авиационных конструкций.

Рисунок 12

Заключение


Подведем итоги, опираясь на вышеприведенные результаты анализа трех расчетных моделей: радиобашни, кронштейна и марсохода. Какая она все-таки оптимальная расчетная конечно-элементная модель, и насколько простой модель может быть? Ответ для каждой конкретной задачи индивидуален, но есть общие критерии.

Что касается понимания физики процесса: например, нам не нужно моделировать каждый крепежный элемент радиобашни, чтобы определить собственные формы и частоты колебаний конструкции, требуется учитывать лишь элементы, в целом определяющие распределение масс и жесткость конструкции.

Для подбора сечений в строительных расчетах (металлоконструкции, деревянные конструкции и даже часть железобетонных), где чаще всего можно ограничиться использованием только линейных конечных элементов, достаточно понимать, является ли узел условно жестким или условно шарнирным. Условно потому как в любом шарнирном узле есть трение, а любой жесткий узел все равно имеет некоторую податливость. Для моделирования течений жидкости или газа, с точки зрения геометрической модели, и вовсе достаточно задать поверхность обтекаемого объекта. Так, например, геометрическая модель для определения буксировочного сопротивления судна это прямоугольный параллелепипед, из которого вычтен объем корпуса судна.

На примере расчета кронштейна, соединенного болтами с П-образной пластиной, мы увидели, что очень важно правильно задать способ передачи нагрузки, граничные условия. В противном случае мы получим результат, не соответствующий действительности. Да, в соответствии с принципом Сен-Венана, напряженно-деформированное состояние (НДС) конструкции в глобальной модели на достаточном удалении от неточно смоделированного узла практически не изменится. Но НДС элементов узла будет определено неверно, что может быть критичным, если это ответственный узел и он сильно нагружен. Особенно важно как для точности решения, так и для сходимости правильно задавать нелинейные контакты.

Для сложных же конструкций, таких как марсоход Кьюриосити, делать одну сложную и подробную конечно-элементную модель чаще всего нерационально. Целесообразнее использовать алгоритм глобально-локального анализа, то есть формировать глобальную нагрузочную конечно-элементную модель и локальные конечно-элементные модели для расчета ответственных узлов. Затем, после расчета узлов, при необходимости можно внести изменения-уточнения в ГКЭМ.

Конечно, тема оптимальной расчетной конечно-элементной модели не может быть исчерпана в рамках одной статьи. Но я надеюсь, что мой обобщенный практический опыт и теоретические знания будут полезны, и в следующий раз вы сможете быстрее найти свое оптимальное решение. При этом расчетная модель будет проще, а точность выше!

Филипп Титаренко,
специалист по расчетам на прочность,
продакт-менеджер по направлению Femap
АО Нанософт
E-mail: titarenko@nanocad.ru


Уважаемые читатели, приглашаю вас на бесплатный Профессиональный курс по расчетам методом конечных элементов (март-апрель 2021 г.). Чтобы зарегистрироваться на курс и ознакомиться с его программой, пройдите, пожалуйста, по ссылке здесь или щелкните на рисунок выше.

Профессиональный курс по расчетам МКЭ от АО Нанософт включает в себя как ценные теоретические знания и инженерные методики, ориентированные на прикладное применение, так и практические демонстрации, вокршопы по решению типовых инженерных задач в расчетном комплексе конечно-элементного моделирования Simcenter Femap c NX Nastran.

Курс состоит из трех вебинаров и предназначен для инженеров, технических работников и студентов, работающих в областях, где требуется проведение физических расчетов. В заключительной части каждого вебинара вы сможете задать вопрос ведущему, Филиппу Титаренко, и получить консультации по интересующим вас вопросам.

Даты и время проведения вебинаров:
Инженерный анализ методом конечных элементов в Simcenter Femap, обзор модулей 30 марта, 14:00
Импорт и преобразование геометрической модели в расчетную. Femap с NX Nastran 7 апреля, 11:00
Основные способы соединения частей КЭ-модели, передачи нагрузок в Femap с NX Nastran 15 апреля, 11:00

Бесплатную пробную версию Simcenter Femap с NX Nastran можно скачать здесь.
Подробнее..

CATIA из истории одного проекта

24.08.2020 10:10:39 | Автор: admin
Насколько легко использовать возможности современных систем автоматизированного проектирования для автомобильной отрасли, включая инструменты моделирования поверхностей и функции работы с цифровыми макетами программного решения CATIA V5? Какой это дает эффект, какие возникают проблемы? Лучше всего показать это на конкретном примере.
В данном случае речь пойдет об одном из проектов компании Ладуга.

Ладуга это российская автомобильная инжиниринговая компания, разрабатывающая электронные и механические компоненты и системы для транспортных средств. Она работает с отечественными и зарубежными автомобильными компаниями Daimler, General Motors, Audi, Opel, АВТОВАЗ, КАМАЗ, РОСТЕЛЬМАШ, УАЗ и рядом других.

Конечно, CATIA это не единственный применяемый в компании программный пакет. Ее инженеры работают с CAD пакетами (NX), CAE пакетами (PRADIS, LS-Dyna, Ansa, Ansys, Ansys CFX, Fluent, Ansa, Salome, Code-Aster, OpenFoam). Однако CATIA играет ключевую роль в проектах по разработке дизайна, собственно проектированию и оптимизации в соответствии со стандартами и требованиями к автомобилю.
Например, как спроектировать детали интерьера легкового автомобиля, его внешние поверхности крылья, бампер, то есть экстерьер автомобиля? Без серьезной САПР не обойтись. С деталями двигателя или элементами трансмиссии тоже все непросто.

Сложная задача


В описываемом проекте перед инженерами-проектировщиками стояла задача разработки модуля впуска для двигателя легкового автомобиля. В связи с запуском автопроизводителем новой линейки легковых авто на них было решено устанавливать новый двигатель. Как нередко бывает, новую модель двигателя разрабатывали путём модернизации старого: были изменены и добавлены некоторые компоненты.
В частности, поскольку новый двигатель должен иметь большую мощность и больший рабочий объем, потребовалась модификация модуля впуска
image

Инструментарий проектировщика


Программное обеспечение CATIA V5 позволяет разрабатывать трехмерные модели изделий, ассоциативные чертежи деталей и сборочных единиц, поддерживает работу с большими сборками, ассоциативные связи между 3D-моделью и ее проекциями на чертежах, включает в себя инструменты моделирования поверхностей и работы с цифровым макетом (DMU).

Применяемое нами программное обеспечение CATIA V5 позволяет создавать детали сложной формы, поддерживает параметризацию, в нем достаточно просто редактировать геометрию изделия, например, менять ключевые геометрические параметры. Наши инженеры уже имели опыт работы с данным программным продуктом на предприятиях автомобильной промышленности. И это во многом обусловило его выбор, рассказывает Валерий Овчинников, генеральный директор ООО Ладуга.

Разделение труда


Проект впускного коллектора (модуля впуска) для двигателя легкового автомобиля один из самых крупных и длительных в данной компании. Он реализовывался с июля 2013 года по сентябрь 2015 года. Проектирование и подготовку конструкторской документации выполнили специалисты компании Ладуга, а непосредственно изготовлением изделия и поставкой на конвейер занимается ее индустриальный партнер. Над проектом работали конструкторы и команда расчетчиков Ладуги.

К конструкции изделия предъявляется множество требований. Модуль должен быстро и просто устанавливаться на конвейере, нужен удобный доступ к свечам зажигания и возможность легко замерить уровень масла. Для оценки выполнения этих требований применялся кинематический анализ модели. Непосредственно проектирование изделия выполнялось в пакете CATIA V5. В нем же готовилась конструкторская документация.

Множество подобных проектов компании Ладуга, выполняются в CATIA V5. Они длятся от месяца и дольше, в зависимости от стадии автомобильного проекта. Другие проекты, например, связанные с электроникой, могут выполняться с помощью других программных пакетов, что связано с требованиями заказчиков. Сам процесс проектирования выполняется совместно конструкторами, технологами и расчётчиками. Расчеты в Ладуге выполняются в отдельных CAE пакетах, в том числе разработанных самой компанией.

Определенные конструктора работают с задачами моделирования сложных поверхностей, другие занимаются только моделированием сборок, компоновкой или выпуском чертежей у них более простые рабочие места. Такой продукт, как CATIA, требует от инженера высокой квалификации, особенно это касается работы со сложными поверхностями. Поэтому в компании выделена отдельная группа конструкторов, которая занимается такими задачами.

От прототипа к изделию


Конечно, модуль впуска это прежде всего аэродинамика. Его задача максимально наполнить воздухом цилиндры двигателя. В течение двух месяцев конструктора и расчетчики перебрали множество решений.
Рассматривали варианты банки модуля с дополнительными сквозными колодцами для управления потоками воздуха, внутренними рёбрами, различной формой каналов (раннеров). Всё это обсчитывалось на проверку требований по аэродинамике и акустике. Основными критериями по аэродинамике были максимальное наполнение цилиндров и равномерное распределение воздуха по цилиндрам. А оценка уровня шума особенно важна, поскольку пластиковый корпус модуля мягкий по сравнению с традиционным алюминиевым модулем.
По результатам проектирования изготавливается опытный образец изделия. Модуль впуска работает в подкапотном пространстве в сложных условиях. Стандартная 3D печать в 2013 году, увы, давала на выходе слишком хрупкие детали, которые не могли выдержать ни высоких температур, ни больших нагрузок. Поэтому основной технологией прототипирования тут выступало литье в силиконовые формы.
image
Серийное изделие изготавливается из стеклонаполненного полиамида. Это очень жесткий материал, отвечающий требованиям по шуму и вибрациям. Он может работать в суровых условиях при высоком уровне вибраций и температуре свыше 120 С градусов те самые условия эксплуатации в верхней части двигателя, находящегося под капотом.

В целом, процесс прототипирования организован следующим образом. Первый прототип, как правило, функциональный: на нём проверяются функциональные требования, та же аэродинамика и шумы. При этом необязательно выдерживаются параметры толщины корпуса, его материал может быть другим, главное, чтобы деталь выдержала эти испытания.

После функциональных испытаний изготавливается следующий прототип, уже более близкий к конечному варианту. Он обязательно выполняется из основного материала, чтобы подтвердить, что изделие выполняет все целевые технологические и функциональные требованиям.
Все это были стендовые испытания двигателя. И вот теперь пришла пора испытать нашу конструкцию на автомобиле. И не на одном! Испытателям необходимо предоставить 20-30 экземпляров прототипов.

3D печать в этом случае экономически не всегда целесообразна, и снова вступает в игру литье в силиконовые формы. Суть технологии в следующем: с помощью 3D печати получаем мастер-модель, на ее основе получаем силиконовую форму. Такая форма выдержит изготовление около 30 экземпляров (для более простых деталей возможно больше).

А дальше автомобили с прототипами модуля разъедутся по всем уголкам будущего рынка продаж. Равнины, горы с разряженной атмосферой, жаркие сухие пустыни, высокая влажность, зима и лето именно в этих условиях испытатели вместе с электронщиками калибруют двигатель под новую систему впуска.

После успешных испытаний идут следующие этапы: изготовление серийной оснастки, финальные проверки изготовленных на ней изделий, получение поставщиком одобрения на изготовление и поставку этой детали на конвейер, и, как результат, начало серийного производства детали.

В сжатые сроки


А что со сроками?
На подтверждение принятой концепции у нас было два месяца. Если за это время мы не получаем выполнение целевых требований, то сдвинутся все вехи автомобильного проекта. Ситуация была критической, поскольку за два месяца подобный проект реализовать, как правило, невозможно, рассказывает Валерий Овчинников. Нужно было создать прототип и показать, что заданные технические требования могут быть достигнуты.

Работы начались в июне, а в сентябре компания должна была сдать прототип на испытания. В основном инженеры занимались оптимизацией так называемой банки модуля впуска. Полтора-два месяца у них ничего не получалось, но затем удалось найти оригинальное решение, показавшее наилучшие результаты.

Моделирование в 3D и подготовка документации


С помощью 3D моделирования проектировщики анализировали направление потоков воздуха, равномерность наполнения цилиндров и при необходимости тут же меняли форму банки модуля впуска. Оказалось, что удалось не только удовлетворить требования технического задания, но и превысить их. Новый модуль впуска обеспечил улучшение характеристик двигателя, его мощность и крутящий момент стали выше прежних показателей. При этом даже повысилась экономичность. В сентябре-октябре начались испытания, подтвердившие выводы виртуальных испытаний, а затем специалисты Ладуги приступили к проектированию корпуса в пластике.

Это тоже была непростая работа, потому что полиамид материал сложный. Получались неудовлетворительные условия по компоновке модели, отмечает Валерий Овчинников. Нужно было её аккуратно скомпоновать с учетом литейных уклонов и требований к сварному профилю, чтобы сохранить внутреннюю аэродинамичную поверхность, минимизировать коробление, чтобы все детали сварились с целью обеспечения высокой точности изготовления изделия.

Проектная документация также передается подрядчикам в формате CATIA. Внесение изменений в конструкцию возможно на протяжении всего проекта, даже после начала серийного выпуска, и, согласно договору, компания обеспечивает инжиниринг в течение нескольких месяцев после начала продаж. Иногда в деталях нужны доработки, изменения в оснастке, а это изменение конструкторской документации.
image

Данную задачу значительно упрощает поддержка ассоциативности в CATIA. Когда происходит обновление 3D-модели, то чертежи автоматически обновляются с минимальными ручными правками.

Провал на испытаниях и работа над ошибками


По окончании численных расчетов результаты всегда проверяются испытаниями. На изготовленном прототипе модуля впуска проводились испытания на работу двигателя в разных режимах.
И в этот момент произошел казус, который послужил нам большим уроком: наш модуль впуска взорвался прямо на стенде, рассказывает Валерий Овчинников. В одном из режимов внутри модуля впуска возникло значительное разрежение. Прочность корпуса прототипа оказалась недостаточной: он просто схлопнулся и обломки осыпались в цилиндры двигателя.

Недостаточная прочность материала прототипа (это не основной материал на этой стадии проекта) и различные исследовательские режимы испытаний привели к разрушению конструкции.

Потребовалось повышение прочности и жесткости модуля впуска. Для этого проводились долгие повторные расчеты прочности, акустики и вибрации в ходе оптимизации. В итоге получилась сложная многорёберная структура. По результатам расчетов прочности и жесткости инженеры получали картину распределения напряжений, на основе анализа которой добавляли в конструкцию рёбра жёсткости. Расчёты повторялись снова и снова, чтобы не накопить излишней массы и добиться требуемых результатов.

После этого финальные прототипы успешно прошли испытания. И дальше изделие пошло в работу. Предложенная конструкция модуля впуска была запущена в производство и применяется на автомобилях по сей день.

Новые планы


Сейчас автопроизводитель создает двигатель второго поколения, на который должен устанавливаться новый модуль впуска. Компания Ладуга проектирует этот новый продукт также используя ПО CATIA.
Без данного программного обеспечения работы выполнить было бы просто невозможно. Оно поддерживает проектирование сложных сплайновых поверхностей, а такой функционал просто отсутствует в продуктах более низкого уровня, рассказывает Валерий Овчинников. Но кроме возможностей программы требуется компетенция самого инженера. Он должен уметь пользоваться таким сложным функционалом, работать с такими поверхностями, выглаживать их.

Сложности перехода


Сейчас одна из основных задач компании это переход на CATIA версии 6. Она будет задействована в новых проектах. Такой переход это дополнительные сложности обмена файлами, освоения продукта, его интеграции, наконец, просто изучения.

В данное время у нас даже нет возможности изучать весь новый функционал, внедрять его в проекты. Еще одна серьезная задача интеграция 6-й версии пакета с системой PLM. Это обеспечит грамотное управление изменениями, версиями, составами и так далее. Обсуждается также вопрос проектирования электрических кабелей в перспективных проектах. Для этого в CATIA есть отдельный модуль для проектирования кабелей, позволяющий делать 3D-трассировку жгутов и проводов. Она интегрируется с пакетами ECAD и значительно упрощает разработку электронной архитектуры. Такие задачи сейчас возникают при проектировании автомобилей и электромобилей. Даже в простом автомобиле километры жгутов. Тем более это актуально для электромобилей.

При внедрении CATIA V6 наряду с тем, что мы используем много разного другого программного обеспечения, возникает вопрос экспорта и импорта данных. Это требует применения плагинов, дополнительных конвертеров. Бесшовной интеграции не получается. Но, в конечном счете, и этот вопрос будет решен, уверен Валерий Овчинников.

Даже ведущие конструкторы используют функционал CATIA не более чем на 20% в силу того, что за последние годы разработано множество функций, утверждает он. Как освоить тот или иной функционал, насколько он будет нам полезен это вопрос методологический, и мы этому ещё только учимся. Требуется разработать методологию проектирования с использованием нового функционала.

Наш постоянный партнёр и надёжный поставщик услуг технической поддержки программного обеспечения Dassault Systemes компания СиЭс Групп. Её сотрудники оперативно решают вопросы, касающиеся работы программы CATIA и платформы 3DExperience. Валерий Александрович Овчинников.
Подробнее..

SOLIDWORKS Simulation 2021 быстрое, стабильное и точное моделирование контактов

09.03.2021 14:21:03 | Автор: admin

SOLIDWORKS Simulation 2021 самая полнофункциональная из всех версий этого программного продукта.

Мы по-прежнему нацелены на то, чтобы сделать процедуры моделирования и анализа проектов, выполняемых в SOLIDWORKS, проще и быстрее. Новые и улучшенные функции Simulation 2021 помогут вам вывести качество продукции и скорость ее разработки на беспрецедентный уровень.

Производительность: ускорение процессов моделирования

В SOLIDWORKS Simulation 2021 контактные взаимодействия рассчитываются значительно быстрее, чем в предыдущих версиях. Решение контактных задач ускоряется благодаря использованию параллельных многоядерных вычислений, оптимизации загрузки процессора, более быстрому расчету жесткости и надежной передаче данных о контактных парах. Конструкторы особенно оценят преимущества новой версии при работе с моделями, где имеются многочисленные контактные взаимодействия.

Замеры, выполненные нашими разработчиками и партнерской компанией Computer Aided Technology (CATI), говорят об улучшении производительности в пределах от 25% до 67%.

Рис. 1. Анализируемая модель с многочисленными контактными элементами.

Удобство: стабилизация моделируемых контактов

Многие модели CAD обладают неидеальной геометрией: в них, например, встречаются слегка разъединенные поверхности и тела с зазорами. Такие элементы затрудняют работу решающего модуля, что, в свою очередь, увеличивает затраты времени на моделирование. Функция стабилизации контактов SOLIDWORKS Simulation 2021 решает эту проблему.

Стабилизация работает так: к нуждающимся в этом областям до того, как они вступят в контакт, добавляется небольшое численное значение жесткости. Таким способом решающий модуль преодолевает проблемы нестабильности, и задачи моделирования, выполняемые инженерами-конструкторами, значительно упрощаются.

Вы спросите: а как этим воспользоваться на практике?

Очень просто! Стабилизация применяется к контактам автоматически всегда, когда в геометрии присутствуют зазоры. Эта новая возможность часть нашей концепции надежных настроек по умолчанию. SOLIDWORKS Simulation 2021 сам задает для большинства параметров моделирования оптимальные значения, а пользователям остается лишь изменить отдельные поля.

Рис. 2. Контактная модель с начальным зазором.

Повышенная точность: лучшая сходимость и реалистичное представление контактов искривленных поверхностей

При формировании сетки трудно определить точные зазоры между искривленными поверхностями, особенно когда сетка или ее отдельные элементы имеют пониженное качество. SOLIDWORKS Simulation 2021 автоматически вычисляет условия коррекции геометрии, чтобы улучшить представление цилиндрических, сферических и конических поверхностей. Использование этих условий в дальнейших расчетах повышает точность результатов моделирования. Мы добились прогресса в этом направлении, объединив усилия с разработчиками наших решений SIMULIA, которые специализируются на процессах моделирования.

Рис. 3. Контактное взаимодействие между искривленными поверхностями.

Новая функция: набор диагностических инструментов для повышения качества сетки

Сетка высокого качества это ключ к точности результатов, сходимости и скорости вычислений при моделировании и анализе. В SOLIDWORKS Simulation 2021 представлен совершенно новый набор диагностических инструментов, которые позволяют исследовать качество сетки, выявляя некачественные элементы и предлагая их исправить.

Диагностику можно использовать для проверки соотношения сторон, якобиана и т.п. Инструмент Помощник сетки подсказывает, как уточнить сетку в ключевых областях и добиться качества сетки, пригодного для анализа.

Рис. 4. Элементы недостаточного качества, выявленные с помощью инструментов диагностики.

Новое значение по умолчанию: без принудительных общих узлов

В 2020 версии общие узлы перестали принудительно создаваться по умолчанию. Это позволило упростить и ускорить построение сеток для крупных и сложных сборок. SOLIDWORKS Simulation 2021 продолжил совершенствоваться в этом направлении. Повышена точность результатов в сценариях моделирования, где из-за погрешностей сетки образовались зазоры или небольшие пересечения. Типичный пример такой ситуации оболочки с зазорами, обусловленными их толщиной.

Рис. 5. Сетка без принудительных общих узлов.

Новые и улучшенные функции SOLIDWORKS Simulation 2021 принесли реальные преимущества пользователям. Результаты моделирования стали более достоверными, а получить их теперь проще и быстрее, чем когда-либо. Мы продолжаем внедрять в программный продукт как можно больше элементов автоматизации, чтобы вам оставалось меньше ручной работы. Чем быстрее будет проходить цикл разработки, тем раньше ваша продукция окажется представленной потребителям.

Чтобы получить дополнительную информацию или организовать демо-показ SOLIDWORKS Simulation 2021, обращайтесь к авторизованному партнеру в вашем регионе.

Подробнее..

Управление данными из нескольких CAD-систем в единой среде разработки

20.04.2021 18:08:31 | Автор: admin

На предприятиях и в конструкторских бюро делают все для того, чтобы участники процесса разработки продукции действовали в едином ключе. Но заносить данные, поступающие из отделов, в единую среду CAD с одновременной их синхронизацией сложно и дорого. Обмен данными становится еще более сложным, если в компании применяется несколько разных CAD-систем а ведь такая схема распространяется все шире.

Роли Collaborative Designer в платформе 3DEXPERIENCE позволяют управлять проектными данными и документацией в облачной среде. Проекты можно хранить в глобальной сети, использовать повторно и безопасно управлять ими. Данные при таком способе работы нельзя случайно потерять или удалить.

Платформа 3DEXPERIENCE не только поддерживает работу внутренней команды конструкторов, но также открывает возможности защищенного доступа к данным для ключевых клиентов, поставщиков и руководителей проектов. Роль Collaborative Designer позволяет всем, независимо от того, в какой системе проектирования они работают, вносить вклад в единую структуру изделий, устраняя необходимость в независимом управлении ее фрагментами.

Блок-схема процесса корректировки данных, созданных в Creo Parametric.

Новые роли Collaborative Designer

Благодаря введению новых ролей подключаться к платформе 3DEXPERIENCE могут еще больше CAD-пользователей. Компании, в которых используются Creo Parametric от PTC, Inventor от Autodesk или Solid Edge от Siemens, получили возможность управлять своими проектными данными и предоставлять их в общий доступ в облачной платформе 3DEXPERIENCE. Роли добавлены к уже существующим для SOLIDWORKS, CATIA V5, AutoCAD и DraftSight.

Новые роли Collaborative Designer обеспечивают прямую интеграцию изнутри CAD-системы, обеспечивая беспрепятственное взаимодействие с платформой 3DEXPERIENCE. Как только данные попадают в платформу, они становятся доступны пользователям всех решений 3DEXPERIENCE для проектирования, моделирования, производства и управления. Роли это инструмент для реализации следующих целей:

  • совместная работа участников команды, где бы они ни находились;

  • общий доступ к моделям и чертежам через браузерное приложение;

  • разработка комплексного 3D-определения изделия в различных CAD-системах.

Даже если выполняющие проект специалисты находятся в разных местах, эффективность разработки остается на высоком уровне.

Люди и данные: работа в связке

Благодаря новым ролям Collaborative Designer проектные данные становятся частью полного определения изделия, в основе которого лежит модель. Подключение к платформе комплекса приложений, используемых различными специальностями, повышает качество проектирования. Все специалисты-разработчики работают с одной и той же моделью. Посредством ролей реализуется поддержка широкого набора приложений платформы 3DEXPERIENCE, и это делает совместную работу чрезвычайно продуктивной.

Подключившись к платформе, конструкторы могут продолжать проектировать в привычных им системах. Формируемые ими данные становятся частью всестороннего определения изделия. Ускоряется процесс разработки, повышается точность. По мере внесения изменений в конструкцию данные автоматически обновляются. Это и есть настоящая синхронизация.

Централизованное размещение проектов

Совместная работа становится проще, когда вся команда, в том числе сторонние партнеры, находится в единой программной среде. Платформа позволяет без задержек обращаться к 3D-моделям с любых устройств. Коммуникации между специалистами автоматически отслеживаются, а если возникают проблемы, то они незамедлительно решаются.

Проекты можно передавать коллегам и поставщикам через виртуальную среду разработки, нисколько не проигрывая в точности данных.

Единый источник достоверной информации

Когда инженеры вносят изменения в конструкцию, платформа 3DEXPERIENCE автоматически активизирует расширенные возможности управления данными, такие как контроль версий, стадия проекта, разрешения на доступ и многое другое. Платформа предоставляет технологическую инфраструктуру для управления проектными данными и документацией к изделиям.

Благодаря тому, что все данные хранятся централизованно, каждый участник проекта имеет доступ к единому источнику достоверной информации. Это помогает застраховаться от риска рассинхронизации версий модели и конфигураций сборок.

Используя Collaborative Designer, участники проекта безопасно управляют данными CAD и организовывают общий доступ к ним. Доступ возможен из любого места, где есть подключение к Интернету. Все заинтересованные стороны мгновенно получают актуальную информацию и могут в любой момент видеть текущий статус изделия и его компонентов.

Дополнительная информация

Вы действительно хотите упростить процесс совместной работы над проектами и повысить производительность? В CAD-среде есть все необходимое для эффективного проектирования и взаимодействия. Несколько команд конструкторов могут параллельно работать над одним определением изделия в реальном времени, а их проектные данные надежно защищены.

Свяжитесь в экспертом SOLIDWORKS, чтобы найти ответы на вопросы и обсудить любые Ваши потребности

Подробнее..

Модельно-ориентированное проектирование. Построение активного выпрямителя (на основе математической модели)

06.07.2020 06:04:37 | Автор: admin

Продолжение цикла статей про модельно ориентированное проектирование. В предыдущих сериях:


В этой серии, авторы Ю. Н. Калачев и А.Г. Александров, представляют математическую модель активного выпрямителя в среде структурного моделирования.




Активные выпрямители широко применяются в преобразовательной технике для обеспечения активного характера обмена энергией с сетью. Они представляют собой двунаправленный AC-DC преобразователь с единичным коэффициентом мощности и низкими негармоническими искажениями. Основой устройства является трехфазный мостовой инвертор, подключаемый к сети через трехфазный дроссель (см. Рис.1).



Рис. 1 Принципиальная схема активного выпрямителя

1. Как это работает?


Инвертор в данном устройстве работает как повышающий преобразователь, поддерживающий в звене постоянного тока заданное напряжение (Udc) с помощью управления амплитудой и фазой тока дросселя.


При этом заряженную емкости Cdc</sub> инвертора можно рассматривать как источник напряжения, из которого инвертор с помощью ШИМ способен формировать трехфазное напряжение различной амплитуды и фазы (естественно, вследствие импульсного управления речь идет о среднем напряжении). Это напряжение совместно с напряжением сети формирует напряжение, на трехфазном дросселе определяющее фазу и амплитуду его тока.

На холостом ходу (если потребление тока от сети отсутствует) инвертор формирует напряжение, совпадающее с напряжением входной сети по амплитуде и фазе. Ток в дросселе при этом, естественно, не течет.


В режиме активного потребления на дросселе формируется напряжение, фаза которого опережает фазу сети на /2. При этом ток в индуктивности, отстающий от напряжения на /2, совпадет по фазе с напряжением сети. Его амплитуда, необходимая для поддержания в звене постоянного тока заданного напряжения, определяется амплитудой напряжения на дросселе.

В режиме рекуперации (при отдаче энергии в сеть) на дросселе формируется напряжение, отстающее от сетевого по фазе на /2, что приводит к протеканию тока дросселя в противофазье с напряжением сети. Заданное напряжение в звене постоянного тока при этом поддерживается амплитудой напряжения на дросселе.


На Рис.2 показаны векторные диаграммы, поясняющие вышесказанное.



Рис. 2 векторные диаграммы в различных режимах

На диаграммах:
$\vec U_ 1 $ вектор напряжения входной сети
$\vec U_ 2 $ вектор напряжения, формируемый инвертором
$\vec U_ 1 - \vec U_ 2 $ вектор напряжения дросселя
$\vec I $ вектор тока сети
Система координат ABC неподвижная, трехфазная
Система координат XY вращающаяся система координат, ось X которой совпадает с вращающимся вектором напряжения сети.


ПРИМЕЧАНИЕ Глядя на диаграммы на Рис.2 можно заметить интересную деталь: малейшее отличие фазы вектора напряжения инвертора от фазы вектора напряжения сети приводит к фазовому скачку напряжения на дросселе на 90, и соответственно, к смене режима холостого хода на рекуперацию или активное потребление.


Итак, как уже говорилось, на трехфазном дросселе и инверторе строится повышающий преобразователь, обеспечивающий поддержание заданного напряжения звена постоянного тока (Udc). Это поддержание осуществляется с помощью управления вектором входного тока. За счет ШИМ-управления и повышения частоты переключения IGBT-ключей инвертора удается добиться снижения индуктивностей входного дросселя до разумных значений при получении синусоидальной формы входного тока и обеспечении его активного характера.


2. Математическое описание работы активного выпрямителя


Для схемы на Рис.1 можно записать следующее выражение:

$\vec U_1 = \vec U_2+ \vec I \cdot R +L \cdot \frac{d \vec I}{dt}$

где:
R активное сопротивление дросселя;
L индуктивность дросселя.

Для вращающейся системы координат XY, связанной с вектором напряжения входной сети, можно записать:


$\left \{ \begin{gathered} U_1 =U_{2X} + I_X R +L \frac{dI_X}{dt} - \omega L I_Y\\ 0= U_{2Y} + I_Y R +L \frac{dI_Y}{dt} + \omega L I_X\\ \end{gathered} \right.$


где:
$\omega = 2\pi f = 100 \pi $ для 50 Гц
$I_X$ активная составляющая входного тока (совпадает с фазой сети);
$I_Y$ реактивная составляющая входного тока (отстает или опережает фазу сети на 90).

Для того, чтобы характер потребления корректора был активным необходимо поддерживать $I_Y = 0$.


Кроме того, корректор должен обеспечивать функции выпрямителя, то есть поддерживать заданное значение $U_{dc} $, независимо от тока нагрузки.


3. Структура системы управления активного выпрямителя


Рассмотрим структуру системы на основе ее модели в SimInTech (Рис.3).



Рис. 3 структурная схема модели

Система регулирования строится во вращающейся синхронно с вектором напряжения входной сети системе координат XY по двухконтурной структуре. Внешний контур напряжения с помощью регулятора напряжения вырабатывает задание на активную согставляющую тока дросселя ($I_X $), необходимую для поддержание заданного$U_{dc}$.


Внутренний контур тока обеспечивает отработку задания активной составляющей тока ($I_X$) при нулевой реактивной составляющей ($I_Y=0$).


Ниже перечислены и кратко описаны блоки системы:
Uset задатчик напряжения Udc,.
ВФ вычислитель фазы сети, определяет угол поворота вектора напряжения входной сети в неподвижной системе координат и формирует сигналы необходимые для координатных преобразований.
ABC=>XY преобразователь координат, осуществляет переход из неподвижной трехфазной системы координат во вращающуюся прямоугольную систему координат ХY, связанную с вектором входного напряжения.
XY=>ABC преобразователь координат осуществляет переход из вращающейся системы координат ХY в неподвижную трехфазную.
PU регулятор напряжения (ПИ), преобразует сигнал ошибки $U_{dc}$ в сигнал задания активной составляющей входного тока $I_{1X}$.
РIx регулятор тока, преобразует сигнал ошибки активного тока в сигнал задания напряжения по оси Х вращающейся системы координат.
РIy регулятор тока, преобразует сигнал ошибки реактивного тока в сигнал задания напряжения по оси Y вращающейся системы координат.
Огр.U ограничитель напряжения ограничивает вектор напряжения по модулю максимально возможным значением с приоритетом Y составляющей.
КПС блок компенсации предназначен для компенсации перекрестных связей между токами координат (см. последние члены в уравнениях 1.1). Компенсация не осуществляется по координате X, так как предполагается равенство нулю тока по оси Y.
ФЗМ Формирователь Закона Модуляции блок алгоритма ШИМ с полным использованием напряжения звена постоянного тока.


ВНИМАНИЕ:
  • Имеющий глаза да увидит несколько необычное построение вычитающих блоков на входе регуляторов тока. В них сигнал задания тока вычитается из сигнала обратной связи, а не наоборот, как обычно бывает. Это связано с тем, что при координатных преобразованиях положительным считается фазный ток, вытекающий из источника напряжения. Для преобразования АВС=>XY источником является сеть, а для обратного преобразования, XY => АВС, источником является инвертор. Так как фазные токи с точки зрения сети и инвертора противоположны, требуется инвертирование задания и обратной связи в контуре тока, что и реализуется в структуре вычитающих блоков на входе его регуляторов.
  • На описании математики блоков подробно не останавливаюсь, так как она присутствует во внутренних структурах блоков, доступных пользователю SimInTech (смотрите внутреннюю структуру, читайте help на элементы).

4. Структура силовой части выпрямителя


Структура силовой части выпрямителя рассмотрена на основе ее математической модели в представлена на Рис.4.



Рис. 4 структурная схема модели силовой части выпрямителя

Параметры силовой схемы следующие:
L = 0.0015 Гн
С = 10 000 мкФ
Частота ШИМ 8.33 кГц


5. Работа модели


Пакет модели состоит из двух проектов, схемы которых приведены выше. Время интегрирования проекта системы управления равно такту ШИМ 160мкс Время интегрирования проекта силовой части 1мкс Синхронизация проектов с частотой обсчета проекта системы управления моделирует временную дискретность реальной (цифровой) системы управления.
Ниже приведено описание алгоритма работы пакета модели и поясняющие его работу графики (Рис.5, 6 и 7).


На участке 1 транзисторы инвертора выключены, происходит заряд емкости звена постоянного тока через диоды инвертора с ограничением тока на зарядном резисторе.
На участке 2 зарядный резистор шунтируется реле и на холостом ходу происходит повышение напряжения до заданного (700В).
На участке 3 ток нагрузки (50А) потребляется из сети.
На участке 4 ток нагрузки (-50А) рекуперируется в сеть.



Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Токи сети имеют активный и синусоидальный характер. Содержание высших гармоник в токе по данным анализатора спектра графика в SimInTech составляет 4.4% .


Осциллограмма тока и напряжения фазы А и экран измерения режимов снятые при работе реального активного выпрямителя в качестве звена постоянного тока преобразователя частоты приведены на Рис.8 ниже.



Рис. 8

Можно констатировать, что ток и напряжение совпадают по фазе и Cos=1


Для связи с автором Юрий Николаевич Калачёв (Kalachev_i@mail.ru)
Подробнее..

Стандартизация при работе в САПР. Зачем это нужно и как ее контролировать?

13.10.2020 18:18:35 | Автор: admin


САПР (система автоматизированного проектирования) это, в простейшем случае, программа для разработки и оформления проектной документации (чертежей). А для того чтобы чертежи от разных авторов (проектировщиков) были одинаково читаемы и понимаемы производственниками и другими специалистами, существуют ГОСТы на оформление, которые многие из нас изучали еще в школе (штампы, шрифты, наклон букв и т.д.). Но каждый человек индивидуален и при разработке документации часто исходит из собственного ощущения читаемости и прекрасного: то в одном месте отойдет от стандарта, то в другом положит штриховку чуть иначе. В результате чертежи, собранные в один том (комплект), начинают друг от друга хоть и немного, но отличаться. Как привести все документы к одному стилю? Казалось бы, программное обеспечение поможет и в этом, но на деле тут есть свои тонкости. Приглашаем вас подробно изучить тему.

Введение


Каждая САПР, ориентируясь на универсальное применение, предоставляет возможность настройки под задачи пользователя: можно загрузить свои шрифты, настроить типы и толщины линий, добавить собственные штриховки, размерные стили и т.д. Широкие возможности настройки инструментов в САПР благо это или зло? С одной стороны, конечно, здорово, когда функционал программного продукта способен обеспечить выполнение авторских инженерных задумок, когда есть возможность настроить удобное рабочее место лично для себя.

А с другой, если в проекте задействовано более одного человека, есть риск и довольно большой столкнуться с непреодолимыми проблемами на этапе сводного оформления и нормоконтроля. Помимо индивидуальных особенностей, специалисты различны по навыкам, специфике работы, длительности трудового стажа. И в итоге вместо успешной сдачи проекта мы получаем его на доработку с указанием Не соответствует стандартам оформления. Начинается судорожное приведение к единообразию настроек чертежа и самой программы, интеграции с внешними устройствами печати И так по десять раз кряду из проекта в проект, под разных заказчиков, у которых также появляются свои требования к документации. Нарушаются сроки, падает качество

Осознание


Постепенно компании приходят к пониманию, что, информации из общих, универсальных ГОСТов на оформление может быть недостаточно, что надо разрабатывать собственный стандарт предприятия на работу в САПР, заточенный под свою проектную специфику и программно-аппаратную инфраструктуру. В организациях появляются САПР-менеджеры, которые, исходя из опыта работы, определяют правила игры, производят настройку своих рабочих мест, а затем распространяют эту настройку по компьютерам коллег. И, наконец, внедряется либо официальный, либо неофициальный Стандарт Предприятия на разработку, ведение и оформление Электронной Проектной Документации (СТП на ЭПД, который еще называют СТП на DWG, если используется *.dwg-подобная САПР).

Что обычно включают в СТП на DWG? Если говорить о платформе nanoCAD, то, как правило, в стандарт входят следующие настройки:

  • DWT-шаблон обычный *.dwg-файл, в котором настроены единицы чертежа (метры/миллиметры), типы и толщины линий, текстовые, размерные и табличные стили, стили мультивыносок, некий предустановленный набор слоев и их комбинаций, настроенные типовые системные переменные (отображение прокси-объектов, высота текста по умолчанию, отображение штриховок и т.д.);
  • папка с SHX-шрифтами специализированные шрифты, заточенные на применение в *.dwg-чертежах, где контролируются толщина линий и вывод на печатающие устройства;
  • папки с PAT-штриховками специализированные штриховки, заточенные на применение в *.dwg-чертежах;
  • папка с типовыми блоками, то есть с типовыми фрагментами чертежей, которые используются из проекта в проект. Например, форматки листов со штампами, типовые условные графические обозначения и т.д.

Помимо этого, опытные САПР-менеджеры в СТП на *.dwg могут подобрать полезные для компании сторонние LISP-скрипты (или даже разработать свои); сформировать панели инструментов, на которые вынесут каталоги блоков, преднастроенные инструменты и те же самые скрипты автоматизации; настроить PC3-файлы, а также CTB- и STB-стили печати, которые позволяют в один клик вывести чертежи на определенный плоттер с определенными настройками.

Настройки могут быть общими для всех или индивидуальными для каждого отдела. А еще можно разработать и подключить DWS-стандарты, которые в режиме реального времени контролируют соответствие текущего *.dwg-файла преднастройкам DWT-шаблона и оповещают об отклонениях от стандарта (рис. 1)


Рис. 1. Пример проверки *.dwg-файла по DWS-стандарту в nanoCAD 20

В общем, уже сейчас есть широкий набор возможностей для адаптации nanoCAD прямо из коробки под инфраструктуру вашей компании. Надо всего лишь настроить и начать пользоваться. В чем же проблема?

Проблематика


Проблема в том, что подобными настройками САПР-менеджеры управляют только при распространении этих настроек по рабочим местам коллег (обычно в момент установки САПР). Что будет со Стандартом дальше должны контролировать проектировщики. И, как показывает опыт, в процессе работы настройки постепенно сбиваются. Почему? Вспоминаем, что у каждого проектировщика свой уровень познаний в САПР. И есть наработки в формате *.dwg, которые новому стандарту не соответствуют, а как их перенастроить пользователи не знают. Кроме того, приходится иметь дело со сторонними *.dwg, которые сбивают настройки при копировании в документ пользователя. Наконец, может возникнуть необходимость включить в СТП новые настройки: штриховки, шрифты, форматки под новый проект

А теперь представьте, что в вашей организации 100 человек каждый день по восемь часов работают в САПР и ежесекундно могут поменять настройки как программы, так и используемых чертежей да еще и сами не всегда понимают, что изменили эти настройки. Стандарт плывет, хаос возвращается

Конечно есть альтернативный способ распространения настроек: через общие папки. Но этот способ ставит пользователей в зависимость от подключения к локальной сети. И никак не обеспечивает защиту от переопределения настроек пользователями.
Поэтому явно нужен новый подход.

Можно ли это автоматизировать?


Фактически нужен инструмент, который получает настройки и автоматизировано вливает их на рабочие места. Это позволит разработать, распространить и динамически обновлять Стандарт предприятия, контролируя его изменения в процессе работы проектировщиков. И как же эту задачу решить, кроме как средствами самой *.dwg-платформы?

Понимая это, разработчики nanoCAD занялись созданием специализированного механизма, работающего на базовом уровне. Общая идея заключается в том, чтобы САПР-менеджер собрал все настройки, из которых состоит СТП на DWG, а затем в один клик распространил их по рабочим местам. Любое обновление это перенастройка и обновление у проектировщиков опять же в один клик. Идея воплощалась три года и появилась в январе 2020-го с выходом платформы nanoCAD Plus 20. Реализацией идеи стал модуль Корпоративное управление. Давайте разберемся, как он работает.

Как это работает?


Все смысловые единицы, обеспечивающие работу nanoCAD в соответствии со стандартами предприятия, можно разделить на три базовых участка (рис. 2):

  • рабочее место САПР-менеджера, где формируются файлы настроек;
  • серверная часть центральное хранилище настроечных файлов плюс информация о рабочих местах пользователей, которым эти настойки доставляются;
  • рабочие места пользователей, которые получают настройки.



Рис. 2. Общая схема работы модуля Корпоративное управление на платформе nanoCAD Plus 20 и выше

Первое, что необходимо сделать для работы Корпоративного модуля, это выбрать центральное место для хранения и обновления настроек. Оптимальный вариант выделить папку, доступ к которой осуществляется по FTP-протоколу. Этот способ организации хранилища позволит скрыть структуру файлов, а значит заблокирует утечку интеллектуальной собственности организации, даже теоретически устранив возможность скопировать Стандарт предприятия вовне.

Информация о хранилище настроек автоматически передается на рабочие места пользователей с сервера лицензий Нанософт именно поэтому модуль Корпоративное управление работает только с сетевой лицензией.

Затем наступает очередь САПР-менеджера, который настраивает списки групп пользователей с указанием входящих учетных записей. Что такое группа? Это любое логическое распределение пользователей. В простейшем случае все пользователи, работающие по СТП, могут быть представлены в одной группе. Также можно, например, разделить пользователей по проектным отделам организации либо сформировать группы участников проектов, над которыми работает компания. Именно поэтому одна учетная запись пользователя может входить сразу в несколько групп и существует возможность динамически переключаться между настройками по мере подключения к новым проектам с другими настройками СТП.

Далее САПР-менеджер формирует настройки для каждой группы (рис. 3):

  • файлы настроек Стандарта предприятия, то есть те файлы, которые настраивают nanoCAD для работы с форматом *.dwg. Это могут быть:
    файлы стандартов *.dwg (*.dws),
    штриховки (*.pat),
    настройки плоттеров (*.pc3),
    настройки стилей печати (*.stb и *.ctb),
    шрифты (*.shx),
    *.dwg-шаблоны (*.dwt),

    настройки панели Инструменты (*.ntc);
  • файлы настроек программы: визуальные стили, пользовательские панели инструментов для ленты (*.xml) и для классического интерфейса (*.cfg), параметры автосохранения, расположение стандартных папок (шаблоны, стили печати, образцы шрифтов и штриховок), поведение основных инструментов управления объектами, настройка видеографики и т.д.;
  • файлы настроек системы оформления, то есть настройки элементов аннотирования платформы (команда PARAMS): параметры размеров, выносок, автомасштабирование стилей и т.д.


Рис. 3. Структура Стандарта предприятия, контролируемая через модуль Корпоративное управление в nanoCAD Plus 20 и выше

Кроме того, САПР-менеджер может управлять стилем обновления настроек на рабочих местах пользователей. Возможны три варианта:

  • мягкий стиль: настройки приходят на рабочее место пользователей, дополняя те, которые пользователи настраивали для себя. Разрешено вносить изменения;
  • средний стиль: настройки, приходящие на рабочее место пользователей, можно расширять (добавлять свои стили, файлы шрифтов, штриховок, стилей печати и т.д.). Внести изменения не получится отличающиеся файлы настроек будут обновляться в соответствии с эталонными, которые отправляет администратор;
  • жесткий стиль: пользователь не может ни расширить настройки, ни внести изменения все они будут приводиться в соответствие с распространяемым эталонным комплектом.

Когда группы и настройки для них заданы, мы фактически формируем версию Стандарта предприятия на работу в *.dwg и готовы распространить ее по рабочим местам. Для этого САПР-менеджер публикует стандарт в централизованное хранилище, определенное на первом этапе. И, в принципе, это все настройки автоматически попадут на рабочие места пользователей при очередной загрузке nanoCAD Plus.

Что в итоге?


А в итоге мы получаем организованную систему управления настройками САПР. При открытии nanoCAD 20 на сервере лицензий происходит идентификация пользователя и все необходимые настройки автоматически копируются на локальный компьютер (рис. 4). При каждом открытии программного продукта будет происходить обновление без участия пользователя: всё настраивает САПР-менеджер, он же разрешает применение.


Рис. 4. В nanoCAD Plus с модулем Корпоративное управление настройки Стандарта предприятия на разработку, ведение и оформление *.dwg приходят на рабочие места пользователей автоматически

Специалист занят сразу в нескольких проектах и, соответственно, входит в несколько групп? При запуске nanoCAD появится возможность выбора конфигурации.
Специфика работы предполагает командировки? Можно настроить работу из внешней сети. Если же интернет-подключение отсутствует, nanoCAD просто начнет работать с последней сохраненной конфигурацией.

Иными словами, разработчики модуля Корпоративное управление постарались учесть все особенности организации работы над выпуском проекта.

Подводя итоги, перечислим по пунктам практическую пользу от внедрения модуля:

  • простота применения для пользователя: достаточно запустить nanoCAD 20, и все настройки произойдут автоматически;
  • динамика внесения изменений в СТП: САПР-менеджер произвел изменения, опубликовал их и настройки тут же появились у пользователя;
  • управление с одного рабочего места: все настройки собраны в одной точке;
  • вариативность настроек для пользователя: предусмотрена работа в нескольких группах, есть возможность пополнить СП собственными настройками;
  • доступ по интернету: удаленные филиалы и сотрудники в командировках тоже смогут работать со стандартами предприятия;
  • безопасность: FTP позволяет закрыть доступ к общим файлам настроек (СТП не утечет за пределы организации);
  • перспективность: отечественный разработчик хорош в том числе и тем, что находится в постоянном контакте с пользователями и готов рассмотреть предложения по развитию модуля Корпоративное управление.

Приглашаем вас делиться успехами, задавать вопросы и оставлять пожелания на нашем форуме по адресу forum.nanocad.ru.

Ольга Кутузова,
Руководитель проектов по внедрению
программного обеспечения
АО Нанософт


Денис Ожигин,
Технический директор
ООО Нанософт разработка
Подробнее..

Спроектировать раздел газоснабжения? Лучше в nanoCAD ВК

05.11.2020 14:15:50 | Автор: admin


Продолжаем цикл материалов, посвященных вертикальным решениям nanoCAD ВК и nanoCAD Отопление.
На одной из встреч, где демонстрировалась наши инженерные программы, слушатель спросил, в какой из программ линейки nanoCAD можно спроектировать раздел газоснабжения. Эта статья подробный ответ на заданный вопрос.
Спроектировать раздел газоснабжения можно и в базовом nanoCAD Plus. Но если есть задача автоматизировать рутинную работу инженера-проектировщика, эту же задачу предпочтительнее решать в nanoCAD ВК: аксонометрические схемы, спецификацию, 3D-модель, которая выгружается в различные форматы (*.dwg, IFC и RBIM), а также в программный комплекс CADLib Модель и Архив, все это вы получите одним нажатием кнопки.
Но главное преимущество это целостность проекта, когда планы не отличаются от аксонометрических схем, спецификация формируется автоматически. И при анализе 3D-модели можно уже на стадии проекта исключить коллизии (такие, например, как прокладка газовых стояков через несущую конструкцию), установить газоанализаторы в необходимых местах и на нужной высоте, проверить габариты приборов и многое другое.
Для примера возьмем проект, выполненный в Республиканском проектном институте КИШЛОKКУРИЛИШЛОЙИХА (г. Ташкент, Узбекистан). В этой организации выполнен комплексный пилотный проект девятиэтажного жилого дома (рис. 1), причем несколько таких домов в Ташкенте уже построено. Раздел ГС для этого проекта выполнялся в nanoCAD ВК.

Рис. 1
Наша предыдущая статья, Проектируем спринклерную систему пожаротушения, получила много положительных отзывов за подробное описание, как создавать новые УГО и элементы БД, подключать 3D-графику. Это позволило многим пользователям самостоятельно разобраться в программе и начать проектировать системы пожаротушения.
Чтобы так же быстро и качественно проектировать раздел газоснабжения, нам понадобится:
газовая плита, газоанализатор, редуктор, газовый счетчик в БД;
графическое отображение этих приборов в 3D-модели;
УГО (условное графическое обозначение) газовой плиты, редуктора и газового счетчика;
создание системы газоснабжения.
Последовательность действий может быть различной, но мне удобнее сначала внести данные элементы в базу проекта, подключить им графику, а затем создать для них УГО. Пройдем все три этапа на примере газовой плиты.
Пункт первый. Открываем базу проекта. Таблицы газовой плиты здесь нет, поэтому следует выбрать, в какую таблицу мы занесем плиту. Оптимальное решение таблица Спецоборудование (рис. 2). Используем газовую плиту ПГ 6500-04 0074.

Рис. 2
Создаем новый элемент и вносим всю необходимую нам информацию (рис. 3).

Рис. 3
В идеале следует заполнить все параметры, но можно ограничиться и минимальным набором данных, необходимых для работы, получения спецификации и создания 3D-модели.
Закачиваем 3D-графику в базу данных проекта. Выделяем раздел Графика и добавляем новый элемент (рис. 4).

Рис. 4
Пункт второй. Графическое отображение мы можем взять с сайта производителя сейчас уже многие из них выкладывают на собственных или сторонних ресурсах свои модели, иногда даже в различных форматах. nanoCAD ВК позволяет загрузить такую информацию в форматах *.dwg, 3ds Max, IFC и STEP (рис. 5). Есть и еще один вариант: создать 3D-модель самостоятельно с помощью модуля 3D Моделирование. Данный модуль приобретается отдельно.

Рис. 5
Некоторые модели для газоснабжения выложены на форуме Нанософт. Эту базу данных нужно распаковать и скопировать в директорию C:\ProgramData\Nanosoft\nanoCAD ВК x64 20.0\Data. В предыдущих статьях я уже обращал ваше внимание, что некоторые изготовители 3D-моделей или сами производители выкладывают графическое отображение приборов, не соответствующее реальным размерам. Хотел бы напомнить об этом еще раз, поскольку 3D-модели газовой отрасли грешат этим чаще остальных. Узнать размеры модели просто: достаточно посмотреть их в свойствах графики (рис. 6).

Рис. 6
Но главное правильно развернуть элемент по осям и переместить его на нужную высоту.
Затем объединяем информационную и графическую части (рис. 7).

Рис. 7
Пункт третий: создание УГО газовой плиты. Это стандартный шаг, представленный в руководстве к программе, а также рассмотренный в наших предыдущих статьях.
УГО можно создать как в основном файле ws_ugo_base.dwg (он находится в директории C\ProgramData\Nanosoft\nanoCAD ВК 20.0\UgoBase\UGOBASE_07), так и в новом файле. Советовал бы создавать новый файл, который разместится на вашем компьютере или на сервере и не будет перезаписан при переустановке программы.
Чтобы вам не пришлось заново искать соответствующую информацию, повторю ее еще раз:
создайте из примитивов графическое представление нового УГО;
используя кнопку Установить точку присоединения, установите точку присоединения для созданного УГО в том месте, куда требуется подводить трубы (точка отображается небольшим красным кружком);
запустите создание блока (команда Блок);
укажите центр блока, который будет центром УГО элемента, или точку присоединения. Выделите объекты, из которых состоит УГО (включая точку подсоединения), задайте имя блока и создайте блок.
Так как УГО для плана и для аксонометрии будут у нас разными, советую начать с создания УГО для аксонометрии. Потом, при работе над УГО для плана, вы сможете указать его в свойствах УГО схемы (рис. 8);

Рис. 8
кнопкой Свойства УГО откройте окно установки свойств УГО;
задайте параметры УГО. В какую категорию заносить созданные обозначения, вы решаете самостоятельно. Один из возможных вариантов показан на рис. 9;

Рис. 9
сохраните файл.
Если вы создали УГО в новом файле, этот файл нужно подключить. В окне База УГО нажмите кнопку Управление файлами баз УГО (рис. 10). В открывшемся Проводнике найдите свой файл и откройте его. Файлов может быть несколько.

Рис. 10
Чтобы изменения вступили в силу, следует нажать кнопку Обновить базу УГО панели инструментов окна База УГО (рис. 11) либо перезапустить программу.

Рис. 11
Четвертый шаг создание новой системы, которую мы назовем ГС.
Заходим в раздел Проект Системы водоснабжения окна Настройки и создаем новую систему с помощью команды Добавить систему (рис. 12).

Рис. 12
Затем начинаем проектировать: расставляем оборудование, прокладываем трубопроводы, размещаем арматуру. Так как основная газовая труба проходит у нас по фасаду дома, применяем функционал nanoCAD ВК Отступ от стены, чтобы в плане все соответствовало ГОСТ, а в 3D реальной модели. Для этого создаем временное помещение, которое охватывает наше здание снаружи (рис. 13).

Рис. 13
Прокладываем трубопровод, задав в настройках отступ от стен: в плане 400 мм, а в 3D-модели 100 мм (рис. 14).

Рис. 14
Расставляем газовые плиты, обвязываем трубопроводами и арматурой, не забывая о привязке элементов системы к БД, чтобы все элементы попали в спецификацию (рис. 15).

Рис. 15
Когда система спроектирована, а планы отрисованы, мы автоматически получаем спецификацию и 3D-модель (рис. 16-17). И уже из полученной 3D-модели аксонометрическую схему (рис. 18).

Рис. 16

Рис. 17

Рис. 18
Надеюсь, статья получилась интересной и познавательной. А в завершение, для полноты общей картины, ссылки на предыдущие материалы серии: Проектируем насосную станцию пожаротушения, Проектируем животноводческую ферму. И используем nanoCAD ВК? и Проектируем спринклерную систему пожаротушения.
Николай Суворов,
руководитель проекта nanoCAD ВК и Отопление
АО Нанософт
Тел.: (495) 645-8626
E-mail: suvorovn@nanocad.ru


Автор выражает искреннюю признательность генеральному директору ООО Республиканский проектный институт КИШЛОKКУРИЛИШЛОЙИХА И.С. Ахмедову и руководителю отдела САПР-, ГИС- и ИТ-образования ООО SERVICE YOU А.Ф. Норхужаеву за предоставленную информацию и помощь при подготовке этой статьи.
Подробнее..

3. Частотные характеристики звеньев и систем автоматического управления. ч. 3.4 Апериодическое звено 2го порядка

24.02.2021 02:21:58 | Автор: admin

Предыдущая часть Апереодическое звено первого порядка.

3.4 Апереодическое звено второго порядка

Апереодическое звено выведем на уже известном примере. Мы разбирали вывод уравнений динамики демпфера в этой лекции. Но повторенье - мать ученья. Сначала будет много жесткой математики, а в конце наглядные модели.

У нас есть модель механического демпфера. Это поршень на пружине, он движется внутри цилиндра, может перемещается вверх-вниз. Его положение это интересующая нас функция Y(t), сверху на него воздействует возмущающая сила (U(t)), на стенках поршня действует сила вязкого трения. (См. рис. 3.4.1)

Рисунок 3.4.1. Расчетная схема амортизатора. Рисунок 3.4.1. Расчетная схема амортизатора.

Выведем передаточную функцию для этого звена. Согласно 2-му закону Ньютона ускорение тела пропорционально сумме сил, действующих на тело:

m \cdot \frac{d^2Y(t)}{dt} = \sum F_j = P+ U(t) +F_{пр}+F_{тр}
  • где:

    m - масса поршня;

    Y(t)- положение поршня (выходная переменная);

    U(t) = X(t)- приложенная сила (входное воздействие);

    P = m \cdot g- сила тяжести;

    F_{пр} = k \cdot Y(t) сила сопротивления пружины;

    F_{тр} = с \cdot \frac{dY}{dt} сила вязкого трения (пропорциональная скорости движения поршня).

Считаем, что в нулевой момент времени поршень находится в равновесии. Тогда начальное положение поршня y0в равновесии, где скорость и ускорения равны 0, можно посчитать из уравнения 2.

0 = m \cdot g + u_0-k \cdot y_0 \Rightarrow y_0= \frac{1}{k} [m\cdot g+u_0]

Перепишем уравнение равновесия в отклонениях от нулевого состояния:

Y(t) =y_0+y(t); \ \ \ U(t) = u_0+u(t);

m \cdot \frac{d^2 y(t)}{dt^2} = \underbrace { m \cdot g+ u_0}+u(t)-\underbrace {k \cdot y_0} -k\cdot y(t) - c \cdot\frac{dy(t)}{dt}

Поскольку мы приняли, что в начальный момент у нас состояние равновесия, а сумма трех сил в состоянии равновесия равна нулю, их можно убрать из уравнения, и в итоге получим:

m \cdot y''(t)+c \cdot y'(t)+k \cdot y(t) = u(t) = x(t)

Приведем данное уравнение к классическому виду:

 \underbrace{\frac{m}{k}}_{T_2^2}\cdot y''(t)+\underbrace{\frac{c}{k}}_{T_1}\cdot y'(t)+y(t)=\underbrace{\frac{1}{k}}_K \cdot x(t)

Уравнение динамики апериодического звена 2го порядка имеет следующий вид:

T_2^2 \cdot y''(t)+T_1 \cdot y'(t)+y(t)=K \cdot x(t) \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.1)}

при этом:

D = T_1^2-4 \cdot T_2^2 \ge 0 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.2)}

ЕслиD<0, то звено становится колебательным (см. раздел 3.5)

Переходя к изображениямx(t) \rightarrow X(s); \ \ \ y(t) \rightarrow Y(s)получаем уравнение динамики звена в изображениях:

(T_2^2\cdot s^2+ T_1 \cdot s+1) \cdot Y(s) = K \cdot X(s) \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.3)}

Передаточная функция звена может быть представлена в двух видах:

W(s) = \frac{Y(s)}{X(s)}= \frac{K}{T_2^2 \cdot s^2+T_1 \cdot s+1} \iff \frac{K}{(T_3 \cdot s+1)(T_4 \cdot s+1)}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.4)}

где:

T_3 = \frac{T_1-\sqrt{D} }{2} ;\ \ T_4 = \frac{T_1+\sqrt{D}}{2}Рисунок 3.4.2 Апериодическое звено 2-го порядка (два варианта) Рисунок 3.4.2 Апериодическое звено 2-го порядка (два варианта)

Амплитудно-фазовая частотная характеристика (АФЧХ):

W(i \cdot \omega) = W(s)|_{s =i \cdot \omega} =\frac{K}{(1+i \cdot T_3 \cdot \omega)(1+ i \cdot T_4 \cdot \omega)} \Leftrightarrow \frac{K}{(1-T_2^2 \cdot \omega^2)+i \cdot T_1 \cdot \omega} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.5)}

Домножив числитель и знаменатель формулы (3.4.5) на комплексно-сопряженные скобки (1-i \cdot T_3 \cdot \omega) и (1-i \cdot T_4 \cdot \omega) , получаем:

W(i\cdot\omega) = \frac{K(1- i \cdot T_3 \cdot \omega)(1- i \cdot T_4 \cdot \omega)}{(1 + T_3^2 \cdot \omega^2)(1+T_4^2\cdot \omega^2)} == \underbrace {\frac{K (1 -T_4\cdot T_3 \cdot \omega^2)}{(1+T^2_3 \cdot \omega^2)(1+T_4^2 \cdot \omega^2)}}_{u(\omega)}- i \cdot \underbrace {\frac{K(T_4+T_3)\omega}{(1+T_3^2\cdot \omega^2)(1+ T_4^2\cdot \omega^2)}}_{v(\omega)}

Диствительная и мнимая части передаточной функции:

u(\omega) = \frac{K(1- T_3 \cdot T_4 \cdot \omega^2)}{(1+T_3^2 \cdot \omega^2)(1+ T_4^2 \cdot \omega^2)}; \ \ \ \ \ v(\omega) = -\frac{K(T_4+ T_3)\omega}{(1+T_3^2 \cdot \omega^2)(1+T_4^2 \cdot \omega^2)} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.6)}

Анализируя поведениеu()иv()при\omega \rightarrow 0 и при\omega \rightarrow \infty , получаем:

\lim_{\omega \to 0} u(\omega) = K; \ \ \ \ \ \lim_{\omega \to \infty}u(\omega) = 0\omega \rightarrow 0 \Rightarrow \left \{ \begin{gathered} u(\omega) \rightarrow K; \\ v(\omega) \rightarrow 0; \end{gathered} \right. \ \ \ \ \ \ \ \omega \rightarrow \infty \Rightarrow \left \{ \begin{gathered} u(\omega) \rightarrow 0; \\ v(\omega) \rightarrow 0; \end{gathered} \right.

Модуль АФЧХ (амплитуда), то естьmod(W(i)) = |W(i)| из формулы 3.4.5:

A(\omega) = |W(i\cdot \omega) | = \left | \frac{K}{(1+i\cdot T_3 \cdot \omega)(1+i \cdot T_4\cdot \omega)} \right | = \frac{K}{\sqrt{1+ T_3^2 \cdot \omega^2}\cdot \sqrt{1+ T_4^2\cdot \omega^2}}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.7)}

Подставляя в формулы (3.4.6) или в формулу (3.4.5) различные значения можно построить векторы, соответствующие различным значениям :

Рисунок 3.4.3 Годограф АФЧХ апериодического звена 2-го порядкаРисунок 3.4.3 Годограф АФЧХ апериодического звена 2-го порядка

Из формул 3.4.6 очевидно, что на рисунке годографа 3.4.3 :

1) \ \omega_6>\omega_5>\omega_4>\omega_3>\omega_2>\omega_1>0\\ 2) \ \ 0 >\varphi_1>\varphi_2>\varphi_3>\varphi_4>\varphi_5>\varphi_6

Используя формулу 3.4.6 можно показать что u(w_3)=0 при \omega_3 = \frac{1}{\sqrt{T_3\cdot T_4}}

Из рисунка видно, что \varphi(\omega) \in [-\pi;0] .

Формула фазового сдвига:

\varphi(\omega) = - \pi \cdot j+ arctg \frac{v(\omega)}{u(\omega)} \omega\leq \omega_3 \Rightarrow j = 0;\\ \omega>\omega_3 \Rightarrow j=1.

Для фазового сдвига удобно представить апереодическое звено в виде последоваетельного соединения двух звеньев (см. рис. 3.4.2). Известно, что при последовательном соединении звеньев общий сдвиг фазы равен сумме фазовых сдвигов:

 \varphi(\omega)=\varphi_1(\omega)+\varphi_2(\omega) = -arctg (T_3\cdot \omega)-arctg(T_4 \cdot \omega)\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.8)}

Логарифмическая амплитудная характеристика (ЛАХ)

Lm(\omega) = 20 \cdot lg \ A(\omega) = 20\cdot lg \ K - 20 \cdot lg \sqrt{1+T_3^2 \cdot \omega^2} - 20 \cdot lg \sqrt{1+T_4^2\cdot \omega^2}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.9)}

Графики А(), (),Lm() имеют вид:

Рисунок 3.4.4 АЧХ и ФЧХ апериодического звена 2-го порядкаРисунок 3.4.4 АЧХ и ФЧХ апериодического звена 2-го порядкаРисунок 3.4.5 ЛАХ и ЛФЧХ апериодического звена 2-го порядкаРисунок 3.4.5 ЛАХ и ЛФЧХ апериодического звена 2-го порядка

В инженерных расчетах часто графикLm() представляют виде отрезков ломаных, тогда:

при \omega < 1 /T_4 - звено близко к идеальному усилительному звену  W(s) \approx K

при  1/T_4 < \omega < 1/T_3 - звено близко к идеальному интегрирующему звену W(s) \approx K/(T\cdot s)

при \omega>1/T_3 - звено близко к дважды интегрирующему звену W(s)\approx K/(T^2 \cdot \omega^2)

В граничном случае (D=0 или T_1 = 2 \cdot T_2) \Rightarrow T_3 = T_4 отмеченные на графикеLm() (см. рис. 3.4.5 выше) точки излома совпадают:

Рисунок 3.4.6 ЛАХ и ЛФЧХ апериодического звена 2-го порядка в граничном случаеРисунок 3.4.6 ЛАХ и ЛФЧХ апериодического звена 2-го порядка в граничном случае

ЕслиD<0 \ (T_1 = 2T_2)звено переходит в разряд колебательных звеньев. Поэтому постоянная Т1в уравнении динамики (3.4.1) играет роль демпфирующего фактора, увеличение Т1(в колебательном звене) приводит к уменьшению или к полному исчезновению колебаний.

Найдем переходную функцию звена  h(t) - реакцию на воздействие единичное воздействие 1(t).

h(t) = L^{-1}[H(s)]=L^{-1} \left[ \frac{W(s)}{s} \right] =L^{-1} \left[ \frac{K}{s(T_3 \cdot s +1)(T_4 \cdot s+1)} \right]

Для нахождения функции по формуле Хэвисайда (см. раздел 2.8 Некоторые способы нахождения оригинала по известному изображению), запишем корни полюса изображения, т.е. те значения s при которых D_0(s) = s(T_3 \cdot s +1)(T_4 \cdot s +1) обращается в ноль:

s_1 = 0; \ \ s_2 =-\frac{1}{T_3}; \ \ s_3 = -\frac{1}{T_4}

Тогда по формуле Хэвисайда:

h(t) = \lim_{s \to 0} \left[ (s + 0) \frac{K}{s(T_3 \cdot s+1)(T_4 \cdot s+1)} \cdot e^{st}\right] \\+ \lim_{s \to -\frac{1}{T_3}} \left[ (s+\frac{1}{T_3}) \frac{K}{s(T_3 \cdot s+1)(T_4 \cdot s +1)}\cdot e^{st} \right] +\\+ \lim_{s \to -\frac{1}{T_4}} \left[ (s+\frac{1}{T_4}) \frac{K}{s(T_3 \cdot s+1)(T_4 \cdot s +1)}\cdot e^{st} \right]

Вычисляя пределы получим формулу для переходной функции звена:

h(t) = K \left[1+ \frac{T_3}{T_4-T3} \cdot e^{- \frac{t}{T_3}}-\frac{T_4}{T_4 -T_3} \cdot e^{-\frac{t}{T_4}} \right] \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.10)}

Весовая функция получается дифференцированием w(t) =h'(t) :

w(t) = \frac{K}{T_4 - T_3} \cdot \left[ e^{-\frac{t}{T_4}} - e^{- \frac{t}{T_3}} \right] \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(3.4.11)}Рисунок 3.4.7 Переходная функция апериодического звена 2-го порядкаРисунок 3.4.7 Переходная функция апериодического звена 2-го порядка

Примерами апериодического звена 2-го порядка являются:

1) двигатель постоянного тока при учете инерционности самого якоря (механической) и цепи якоря (электрической);

2) электрический усилитель с учетом инерционности (механической и электрической) ротора;

3) двойныеRCилиRLцепочки

Рисунок 3.4.9 Пример апериодического звена 2-го порядкаРисунок 3.4.9 Пример апериодического звена 2-го порядка

Если звено представлено в переменных состояния в матричной форме таким образом:

x' = A \cdot x + B \cdot u; \ \ \ A = \begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} \\ a_{21} & a_{22} \\ \end{pmatrix} \Rightarrow \left \{ \begin{gathered} x_1' = a_{11} \cdot x_1+a_{12}\cdot x_2+ B \cdot u \\x_2'= a_{21} \cdot x_1+a_{22}\cdot x_2+ B \cdot u \end{gathered} \right.

то звено будет апериодическим 2-го порядка, если:

 D = (a_{11}+ a_{22})^2 - 4(a_{11}\cdot a_{22} -a_{12}\cdot a_{21}) \ge 0

Пример

В качестве примера возьмём модель демпфера, которую мы уже использовали в лекциях. (см. Рисунок 3.4.10) Структурная схема модели описывает уравнения динамики, описанные в начале статьи. Свойства системы заданы в списке общих сигналов проекта (см. рис. 3.4.11). Для получения из демпфера апериодического звена 2-го порядка необходимо увеличить силу трения таким образом, чтобы (как показано выше) коэффициентT1 был больше, чем 2 хT2. В этом случае D>0 и из колебательного звена мы получим апериодическое 2-го порядка.

Рисунок 3.4.10 Структурная схема модели демпфера.Рисунок 3.4.10 Структурная схема модели демпфера.Рисунок 3.4.11 Параметры моделиРисунок 3.4.11 Параметры модели

Для дальнейшего исследования на схему добавлена модель демпфера в виде звена общего вида, а его свойства заданы в виде формул, выражающих коэффициенты звена через параметры модели.(см. рис. 3.4.12).

Рисунок 3.4.12. Параметры для модели демпфера в виде звенаРисунок 3.4.12. Параметры для модели демпфера в виде звена

Выполним моделирование переходного процесса при ступенчатом изменении приложенной силы и сравним переходные процессы в двух вариантах модели демпфера. График переходного процесса (см. рис. 3.4.13) показывает, что переходные процессы в двух моделях полностью идентичны:

Рисунок 3.4.13 Переходные процессы в двух моделях.Рисунок 3.4.13 Переходные процессы в двух моделях.

График частотных характеристик звена (ЛАХ и ФЧХ) представлен на рисунке 3.4.14На графике видно две точки излома характеристики ЛАХ в которых наклон последовательно меняетсяс 0, до 20дБ/дек и с 20дБ/дек до 40 дБ/дек.

Рисунок 3.4.14 Частотные характеристика ЛАХ и ФЧХРисунок 3.4.14 Частотные характеристика ЛАХ и ФЧХ

Для демонстрации влияния изменения Т1 на свойства звена выполним моделирование, в котором структурная схема является эталонной, а в модели звена будем уменьшать коэффициент силы трения (коэффициентT1).

Источником воздействия будет меандр, с периодом 3 секунды.

Для изменения свойств звена создадим блок на языке программирования. Данный блок, в процессе моделирования, постепенно уменьшает коэффициент Т1 для модели в виде звена. Этот же блокготовит данные для отображения на 3Dграфике переходного процесса.

Общая схема модели приведена на рисунке 3.4.15.

Рисунок 3.4.15 Схема демпфера с изменения свойств блокаРисунок 3.4.15 Схема демпфера с изменения свойств блока

Меандр задает изменение приложенной силы 0 30 Н (входного воздействия) с полупериодом 1.5 сек. График изменения положения приведен на рисунке 3.4.16 Видно, что на первом изменении графики совпадают, но потом по мере накопления отличий в параметрах динамика изменения положения начинает меняться.

Рисунок 3.4.16 Графики положения демпферов.Рисунок 3.4.16 Графики положения демпферов.

Первая часть процесса изображена на рисунке 3.4.17 Видно, что снижение силы трения обеспечивает более быстрое изменении положения демпфера.

Рисунок 3.4.17 Начальная часть графикаРисунок 3.4.17 Начальная часть графика

Конечная часть графика представлена на рисунке 3.4.19. Дальнейшее снижение силы трения приводит к тому, что процесс перехода при ступенчатом изменении воздействия становится колебательным.

Рисунок 3.4.18 Конечная часть моделированиРисунок 3.4.18 Конечная часть моделировани

ЗDповерхность отображает переходный процесс при ступенчатом увеличении воздействия в блоке меандр.По осиZ отражается положение демпфера, по осиY время после увеличения входного воздействия в блоки меандр, по осиX измененийT1 (уменьшение силы трения).

Рисунок 3.4.19 Поверхность переходного процесса при снижении тренияРисунок 3.4.19 Поверхность переходного процесса при снижении трения

В заключение, сравним переходные процессы для разных параметровT1 (разных коэффициентов трения). Поскольку все основные блоки вSimInTechявляются векторными, создадим модели 7-ми демпферов из одного звена. Для этого в главном окне программы подготовим 7 векторов значений с разными коэффициентами трения. Скрипт приведен на рисунке 3.4.20.

Рисунок 3.4.20 Скрипт модели для задания параметров 7 демпферовРисунок 3.4.20 Скрипт модели для задания параметров 7 демпферов

Четвертый вектор содержит переходное значение T1. Как было показано выше, переходное значениеT1, при котором апереодическое звено второго порядка превращается в колебательное расчитывается по формуле T1 = 2хT2.

В модели, в свойствах блока указываем эти векторы в столбце формулы, и теперь блок может рассчитывать одновременно7демпферов одним блоком. (см. рис. 3.4.21)

Рисунок 3.4.21 Настройка параметров блока для векторного расчетаРисунок 3.4.21 Настройка параметров блока для векторного расчета

Общая схема модели в этом случае будет выглядеть как показано на рисунке 3.4.22 Ступенчатое изменение силы передается в блок Размножитель, где преобразуется в вектор из 7 воздействий. Данный вектор передается в блок, где и происходит расчёт семи вариантов демпфера.

Рисунок 3.4.22 Схема модели 7-и демпферовРисунок 3.4.22 Схема модели 7-и демпферов

Результат переходного процесса представленна рисунке 3.4.23. Видно, что 3 демпфера ведут себя как апериодическое звено второго порядка, 3 демпфера явно превратились в колебательные.

Рисунок 3.4.23 Перемещение 7 демпферов при ступенчатом воздействииРисунок 3.4.23 Перемещение 7 демпферов при ступенчатом воздействии

Характеристики ЛАХ и ФХЧ представлены на рисунке 3.4.24. Наглядно видно, как постепенно, при снижении коэффициента трения исчезают два излома на графике ЛАХ, и звено превращается в колебательное, о котором будем говорить в следующей части.

Рисунок 3.4.25 Частотные характеристики 7-и демпферовРисунок 3.4.25 Частотные характеристики 7-и демпферов

Модели с примерами для самостоятельного изучения можно взять по ссылке.

Предыдущая лекция Апереодическое звено первого порядка.

Подробнее..

УСКОРЕНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЧ-, СВЧ-УСТРОЙСТВ (25)

28.05.2021 20:23:43 | Автор: admin

Миллиарды устройств интернета вещей, которые будут окружать нас в ближайшие годы, требуют возможностей проектирования радиочастотных трактов, поддерживающих сверхбыструю скорость передачи данных 5G.

Устройства IoT работают на высоких частотах с более широкой полосой пропускания.
Прогнозируется огромный спрос на разработку РЧ-, СВЧ-устройств в различных сферах:

  • IoT
  • IoV
  • Умный дом
  • Умный город
  • Медицинские системы
  • Носимая электроника
  • Интеллектуальные системы в аграрной промышленности
  • Интеллектуальные системы в индустриальной промышленности


Урок 2 Обновление схемы и размещение РЧ-объектов на плате


В этом уроке вы добавите на схему недавно созданную антенну и разместите ее на плате.

  1. Дважды кликните по иконке PADS Pro Designer VX.2.x на рабочем столе или выберите
    Меню ПУСК > PADS Pro Tools VX.2.x > PADS Pro Designer VX.2.x.
  2. На стартовой странице PADS Professional Designer нажмите кнопку Open и откройте
    C:\RF Design\Lesson2\Lesson2.prj.
    • Если появится диалоговое окно лицензирования, убедитесь, что опция PADS Professional RF Design установлена, и нажмите OK

  3. Откройте лист Ant двойным кликом по Ant в окне Navigator.
  4. Далее добавим 4 антенны в наш проект
    • Если еще не открыт, откройте Databook
      • нажмите на иконку Databook

    • Выберите иконку Show CL View на панели Databook
    • Откройте вкладку Symbol View.
    • Напротив [Local Symbols] должно отображаться имя символа DXF_PatchAnt. Выделите его
    • Кликните по изображению символа ЛКМ и перетащите его на страницу.
  5. Далее нам нужно добавить соединения
    • Нажмите на иконку Net на панели инструментов

    • Кликните ЛКМ по пину и удерживайте, чтобы нарисовать цепь.
      Заметка: Во время удерживания ЛКМ кликните ПКМ или нажмите на
      пробел, чтобы добавить излом.
    • Для завершения отпустите ЛКМ.
    • Дважды кликните по цепи, чтобы вызвать панель свойств.
    • Для присвоения имени цепи в панели свойств кликните в поле
      Name и выберите RX1 из выпадающего списка.
  6. Нам нужно создать еще 3 копии этой маленькой схемы
    • Выделите символ вместе с цепью
    • Удерживая клавишу CTRL, перетащите в любом направлении область выделения. На курсоре появится копия выделенных объектов.
    • Разместите копию под текущей схемой и отпустите ЛКМ.
    • Повторите эти шаги еще 2 раза, чтобы у вас было в общей сложности 4 антенны с цепями.
  7. Теперь нам нужно переименовать цепи в копиях схемы
    • Дважды кликните по каждой из цепей и задайте следующие имена в следующем
      порядке: RX2, RX3, RX4. Ваша итоговая схема должна выглядеть следующим
      образом:

  8. Прежде чем мы перейдем к топологии, нам нужно создать РЧ-группу для этих 4 антенн
    • Откройте инструмент RF Group/Ungroup выбрав соотв. иконку на панели RF

  9. Создайте новую группу, нажав на cинюю иконку на панели инструментов панели RF Group/Ungroup
  10. Переименуйте созданную группу в Patch

  11. Выделите на схеме все 4 антенны с цепями, затем нажмите кнопку Add selected items to the group, которая расположена в нижней левой части панели RF Group/Ungroup.
  12. Каждый РЧ-элемент в PADS Professional содержит дополнительные данные, описывающие физические свойства каждого объекта. Для просмотра этих данных необходимо открыть панель RF Parameters
    • На панели инструментов RF нажмите на иконку RF Parameters

  13. Попробуйте выбрать различные РЧ-объекты на странице Ant и просмотреть их параметры. Если это сегмент трассы, вы увидите информацию о длине, ширине, слое, группе, типе модели и т.д. Другие объекты, такие как антенна, которую мы создали, будут иметь меньше параметров
  14. Теперь мы можем перейти к топологии и разместить эти антенны
    • Для запуска топологического редактора нажмите на иконку PADS Professional Layout на главной панели инструментов

  15. Загрузится топологический редактор в состоянии, которое соответствует состоянию сразу после создания антенны. Импортированная из DXF антенна нам больше не пригодится, поэтому давайте удалим ее из проекта
    • Выделите антенну и нажмите Delete
    • Если появится предупреждение, нажмите OK
  16. Перед началом процесса размещения нам необходимо импортировать данные об антеннах из схемы в топологию, выполнив этап синхронизации
    • Перейдите в меню Setup > Project Integration
    • Нажмите на желтый светофор Forward Annotation
    • По окончании все четыре светофора должны быть зеленого цвета.
  17. Для размещения нашего РЧ-объекта мы будем использовать Component Explorer
    • Если он еще открыт, перейдите в меню Place > Component Explorer
  18. Начнем с размещения РЧ-группы P2
    • Кликните ПКМ по P2 и выберите Auto Arranger из контекстного меню
    • Переместите курсор в рабочую область редактора и разместите объект как показано на картике
    • Перед установкой элемента, отразите его по горизонтали, кликнув ПКМ и выбрав пункт Mirror Horizontally.

  19. Для группы P1 мы будем использовать функцию копирования
    • Выделите в рабочей области схему P2
    • Нажмите CTRL-C, группа P1 скопируется и будет закреплена на курсоре.
    • Зеркально отразите этот элемент
    • Разместите элемент как показано на рисунке

  20. И в завершение, мы разместим полосковую антенну
    • Выделите и перетащите группу Patch из Component Explorer в рабочую область редактора и разместите ее как показано на картинке

    • Выделите круглую область размещения
    • Кликните ПКМ и выберите Place Part
    • Антенна закрепится на вашем курсоре
    • Разместите антенну как показано на рисунке. Повторите процедуру размещения для остальных 3 антенн

  21. На этом урок 2 завершен.


Тестовые 30-дневные лицензии можно запросить ЗДЕСЬ
Материалы для этого и последующих уроков можете скачать ЗДЕСЬ
Вы также можете посмотреть видеоверсию этого урока:


Предыдущие уроки:
Урок 1 Создание РЧ-объектов в топологии и схеме

Присоединяйтесь к нам в соц. сетях:
Telegram-канал
Telegram-чат
YouTube

Филипов Богдан pbo, Product Manager по решениям PADS в компании Нанософт.
Подробнее..

Ускорение проектирования РЧ-, СВЧ-устройств (45)

11.06.2021 18:10:18 | Автор: admin

РЧ-, СВЧ-платы являются одним из самых быстрорастущих секторов в производстве печатных плат. С увеличением количества датчиков IoT, беспроводной электроники и смартфонов легко понять, почему. Но как узнать, работаете ли вы с РЧ или СВЧ-платой? Индустрия печатных плат считает, что любая плата, работающая на частоте выше 100 МГц, является РЧ-платой. Все, что приближается к 2 ГГц, является СВЧ.

Урок 4 Расширенные возможности трассировки РЧ-цепей


В этом уроке мы рассмотрим специальные возможности PADS Professional для трассировки радиочастотных каналов.

  1. Дважды кликните по иконке PADS Pro Designer VX.2.x на рабочем столе или выберите
    Меню ПУСК > PADS Pro Tools VX.2.x > PADS Pro Designer VX.2.x.
  2. На стартовой странице PADS Professional Designer нажмите кнопку Open и откройте
    C:\RF Design\Lesson4\PCB\Lesson4.pcb.
    • Если появится диалоговое окно лицензирования, убедитесь, что опция PADS Professional RF Design установлена, и нажмите OK

  3. Убедитесь, что выбрана схема отображения RF Routing. Это обеспечит видимость панели инструментов RF
  4. Доступны 2 специальных инструмента трассировки РЧ-цепей: Add Meander и Route Meander. Опции Add и Route очень похожи по функционалу. Add обеспечивает более точный контроль и поддерживает специальную опцию для тюнинга проводников. Route более прост и удобен в использовании, но в некоторых случаях его функционала может оказаться недостаточно. В этом уроке мы будем использовать оба этих инструмента:
    • Для трассировки антенны TX мы будем использовать инструмент Add Meander. Выберите Add Meander на панели инструментов RF

    • Кликните по пину TX2 усилителя в корпусе BGA, как показано на картинке:

    • По умолчанию Corner Type установлен на Miter. Измените значение на Free Radius и проложите трассу от пина до антенны. Обратите внимание на то каким образом прокладывается трасса
    • Отмените последнее действие. Выполните трассировку заново, но в этот раз установите Corner Type = Miter. Не забудьте установить контрольную точку перед соединением с самой антенной для того чтобы уменьшить длину тейпера
  5. Теперь давайте проложим трассу для TX1, одновременно согласовав ее длину с TX2 при помощи серпантина
    • Если функция не активна, снова выберите Add Meander на панели инструментов
    • Кликните по пину TX1 и начните трассировку
    • Кликните, чтобы зафиксировать трассу (установить контрольную точку) напротив входа антенны
    • Во время трассировки вернитесь в диалоговое окно Meander и измените General Mode на Serpentine
    • Вы должны увидеть серпантин (змейку) там где уже проложена трасса. Настройте параметры серпантина следующим образом:
      • Length: 150
      • Slope Height: 20
      • Gap Width: 50

    • Подключите трассу к антенне. Не забудьте установить контрольную точку непосредственно перед соединением с самой антенной, чтобы минимизировать влияние тейпера
    • Вы должны получить следующий результат:

  6. Давайте проделаем некоторые изменения с трассой
    • Выделите трассу TX2
    • Кликните ПКМ и выберите RF Parameters
    • Для настройки угловой конусности (corner taper) кликните по полю Miter % и установите значение 60
    • Нажмите Apply

  7. Теперь нужно проверить и подкорректировать добавленный серпантин. С помощью диалога RF Parameters можно проверить длину проводника для TX2 и TX1. Для изменения длины серпантина используйте функцию Edit Meander:
    • Выделите верхний сегмент серпантина
    • Кликните ПКМ и выберите Edit Meander
    • Теперь Вы можете отодвинуть верхний сегмент серпантина вверх, чтобы увеличить длину проводника. Отрегулируйте до тех пор, пока длина не будет в пределах 10 mils от ТХ2

  8. После того как мы растрассировали TX сигналы теперь можно перейти к RX. Для трассировки этих 4-х цепей мы будем использовать инструмент Route Meander:
    • Активируйте инструмент Route Meander

    • Ознакомьтесь с диалоговым окном настроек, но не вносите никаких изменений
    • Выберите одну из цепей RX и проложите трассу от пина усилителя (BGA) до порта антенны
    • Повторите этот процесс для всех 4 цепей

  9. Вы также можете использовать стандартные возможности трассировки для работы с РЧ-объектами
    • Удалите одну из проложенных трасс
      • Просто кликните ЛКМ по трассе, указанной на картинке

      • Нажмите кнопку Delete на клавиатуре
    • Нажмите F3, чтобы активировать интерактивную трассировку
      • Проложите трассу от усилителя (BGA) к порту антенны
  10. Обычный проводник может быть преобразован в РЧ-меандр, чтобы вы могли применять расширенные правила или добавлять скосы углов
    • Чтобы выделить весь проводник кликните по сегменту, показанном на рисунке
    • Кликните ПКМ и выберите Selection > Add Partially Selected Traces

    • Кликните ПКМ еще раз и выберите Convert to Meander
    • В диалоговом окне Convert Trace to Meander выберите из списка Group значение PA
    • Нажмите Convert

    • Вокруг трассы появятся области правил подобно тем проводникам, что вы уже растрассировали.
  11. На этом урок 4 завершен.

Тестовые 30-дневные лицензии можно запросить ЗДЕСЬ
Материалы для этого и последующих уроков можете скачать ЗДЕСЬ
Вы также можете посмотреть видеоверсию этого урока:


Предыдущие уроки:
Урок 3 Настройка правил проектирования для РЧ-объектов
Урок 2 Обновление схемы и размещение РЧ-объектов на плате
Урок 1 Создание РЧ-объектов в топологии и схеме

Присоединяйтесь к нам в соц. сетях:
Telegram-канал
Telegram-чат
YouTube

Филипов Богдан pbo, Product Manager по решениям PADS в компании Нанософт.
Подробнее..

Ускорение проектирования РЧ-, СВЧ-устройств (15)

21.05.2021 18:18:17 | Автор: admin


В современных электронных устройствах быстродействующие цифровые и аналоговые схемы часто оказываются в непосредственной близости от нескольких радиочастотных модулей на одной печатной плате. При разработке сложных системных проектов до 75% времени может уходить на радиочастотную часть, что делает необходимым поиск способов повышения эффективности этого процесса.

В этом цикле обучающих статей я познакомлю вас с основными инструментами опции PADS Professional, которая предоставляет независимым инженерам и группам разработчиков мощные возможности проектирования РЧ-, СВЧ- устройств.

Проектирование печатных РЧ-, СВЧ-плат требует соблюдения большого количества нюансов, специфичных для этой области электроники. Для того чтобы учесть все эти нюансы необходимы высоко интегрированные решения, которые помогут вам сократить время разработки и повысить ее надежность.

  1. PADS Professional Layout оптимизирован под разработку РЧ-трактов и предоставляет пользователю мощный набор инструментов для их проектирования
  2. Существует большое различие между использованием инструментов, которые просто поддерживают работу с РЧ-объектами, и использованием инструментов, которые действительно интеллектуально распознают все РЧ-, СВЧ-элементы
  3. Прямая интеграция с ведущими инструментами для РЧ-, СВЧ-проектирования как на этапе создания схемы, так и при проектировании топологии избавляет от ручной передачи данных
    • Проектируйте при помощи Keysight ADS или National Instruments AWR, затем импортируйте схему и/или топологию в PADS Pro
    • Проектируйте с помощью PADS Pro, а затем экспортируйте схему и/или топологию в Keysight ADS или National Instruments AWR для электромагнитного моделирования.
    • Для удобства использования сторонних инструментов РЧ/СВЧ разработки можно настроить единую среду проектирования для поддержки синхронизации библиотек и обмена информацией о схеме.
  4. Возможности параметрического изменения свойств РЧ-элементов и их автоматической компоновки помогают пользователю при проектировании сложных устройств
  5. Устранение ошибок благодаря динамическому обновлению базы проекта
  6. Сокращение сроков разработки благодаря параллельному проектированию радиочастотных каскадов и печатной платы
  7. Эффективное взаимодействие между разработчиками ВЧ/СВЧ и ПП
  8. Снижение стоимости продукции благодаря улучшению технологичности перед запуском в серию


Урок 1 Создание РЧ-объектов в топологии и схеме


В этом уроке вы импортируете DXF-форму полосковой антенны, преобразуете ее в РЧ-объект и создадите на его основе символ, который будет использоваться в схеме.

  1. Дважды кликните по иконке PADS Pro Layout VX.2.x на рабочем столе или выберите
    Меню ПУСК > PADS Pro Tools VX.2.x > PADS Pro Layout VX.2.x.
  2. На стартовой странице PADS Professional Layout нажмите кнопку Open и откройте
    C:\RF Design\Lesson1\PCB\Lesson1.pcb.
    • Если появится диалоговое окно лицензирования, убедитесь, что опция PADS Professional RF Design установлена, и нажмите OK

  3. Для упрощения настройки рабочего пространства активируйте схему отображения RF Routing, которая добавит панель инструментов для РЧ/СВЧ разработки
    • На главной панели инструментов раскройте список схем отображения
    • Выберите схему RF Routing

  4. Далее, нам нужно импортировать DXF полосковой антенны
    • Перейдите в меню File > Import > DXF
    • В диалоговом окне DXF Import нажмите на три точки напротив DXF Filename
    • Откройте файл C:\RF Design\Lesson1\RFDemoPatch.dxf
    • В поле DXF Cell Name введите DXF_PatchAnt
    • Введите DXF_PatchAnt в разделе DXF Layer mapping > User Layers
    • Установите галочку в DXF Layer mapping > DXF Layer Names

    • Нажмите OK. Вы увидите следующее

  5. Вы должны увидеть, что антенна появилась слева от печатной платы. Для лучшей визуализации антенны, давайте изменим ее цвет
    • Откройте панель Display Control
    • Выберите вкладку Fab
    • Пролистайте вниз до раздела User Draft Layers
    • Кликните по цветовому полю рядом с DXF_PatchAnt и выберите светлый цвет

  6. Теперь мы преобразуем этот рисованный объект в в радиочастотный объект
    • Приблизьте область с антенной и выделите ее
    • Перейдите в меню RF > Convert > Drawing Cell to RF Shape



  7. Теперь вокруг антенны появится контур, указывающий на то, что она была преобразована. Эти линии вокруг антенны показывают области правил. Перед созданием схематического символа нам нужно добавить радиочастотный порт, который будет использоваться в качестве пина
    • Включите инструмент привязки Snap, чтобы быть уверенными в том, что мы разместим порт точно на границе объекта в его средней точке
      • Кликните ПКМ и выберите Snap > Toggle Hover Snap

    • Нажмите на иконку Add Edge Node на панели RF. Это также можно сделать из меню правой кнопки мыши

    • Приблизьте левый конец антенны
    • Поместите курсор на левый край антенны и кликните ЛКМ. При этом будет выбрана только что созданная антенна
    • Кликните вблизи центра линии, когда курсор привяжется к краю средней точки
    • Появится диалоговое окно Add Edge Node. Из выпадающего списка Nets выберите RX1.
    • Нажмите Apply

  8. Теперь мы можем создать схематический символ из нашего РЧ-объекта.
    • Откройте Component Explorer
    • Под Lesson1 кликните ПКМ по DXF_PatchAnt
    • Из контекстного меню выберите Generate Library Shape

    • Нажмите OK
  9. На этом урок 1 завершен.

Тестовые 30-дневные лицензии можно запросить ЗДЕСЬ
Материалы для этого и последующих уроков можете скачать ЗДЕСЬ
Вы также можете посмотреть видеоверсию этого урока:

Присоединяйтесь к нам в соц. сетях:
Telegram-канал
Telegram-чат
YouTube

Филипов Богдан pbo, Product Manager по решениям PADS в компании Нанософт.
Подробнее..

Дополнительные средства nanoCAD

17.07.2020 16:20:19 | Автор: admin

Мы запускаем серию полезных статей, посвященных утилитам nanoCAD. С их помощью процесс подготовки чертежей станет проще и быстрее.
Вы узнаете:
как использовать инструмент Дополнительные средства nanoCAD для экспресс- редактирования;
как быстро заменить слово при помощи команды Найти и заменить;
как соединить разбитые на примитивы dwg-таблицы с помощью команды Распознавание таблиц;
как за один клик экспортировать часть графики в новый файл;
какие существуют способы создания массива объектов.
Следите за каналом. А сегодня мы обсудим Дополнительные средства nanoCAD.


Дополнительные средства nanoCAD это инструменты, подобные самым популярным и востребованным инструментам Express Tools, реализованным в составе зарубежного аналога. Отличительной особенностью этих утилит в nanoCAD является то, что они устанавливаются по умолчанию, тогда как пользователю зарубежного решения приходится контролировать их появление в интерфейсе программы при инсталляции. Набор дополнительных средств включает в себя 10 наиболее часто используемых утилит. Далее мы рассмотрим функционал каждой из них и приведем примеры работы.
В классическом интерфейсе nanoCAD дополнительные средства расположены в меню Редактирование Дополнительные средства (рис. 1). В ленточном они распределены по разным группам в зависимости от объектов, с которыми работает та или иная утилита.

Рис. 1. Расположение дополнительных средств nanoCAD в классическом интерфейсе

Дополнительные средства nanoCAD: функционал и примеры работы


Утилита 1. Преобразование атрибутов блока в текст

Командная строка: РАЗБИТЬАТРБЛОКА (BURST)
Команда позволяет извлечь текстовую информацию из атрибутов блоков при их разбиении. Существенное отличие от похожей команды Разбивка (Explode) состоит в том, что при использовании последней значения атрибутов блока удаляются и остаются только имена. А команда РАЗБИТЬАТРБЛОКА преобразовывает значения атрибутов блока в однострочные или многострочные тексты. Значения поля, вставленного при создания атрибута блока, также перебрасываются в текст. Скрытые атрибуты блоков не преобразовываются.

Порядок выполнения команды:
выберите блок с атрибутами (рис. 2).

Рис. 2. Выбранный блок
Атрибуты, представленные в этом блоке, показаны на рис. 3;

Рис. 3. Атрибуты выбранного блока
запустите команду Преобразовать атрибуты блока в текст.

Рис. 4. Преобразование атрибутов блока в текст
Как видно на рис. 4, атрибуты блока преобразовались в Мтекст и мы можем продолжить редактирование.
Результат работы команды Разбивка с этим же блоком показан на рис. 5.

Рис. 5. Разбивка блока с атрибутами

Утилита 2. Конвертировать текст в Мтекст

Командная строка: ТЕКСТвМТЕКСТ, Т2МТ (TEXT2MTEXT, T2MT)
Команда позволяет преобразовать выбранные однострочные текстовые объекты в многострочный текст. При конвертации однострочные текстовые объекты удаляются из документа и вставляются в один многострочный текстовый объект. При этом в многострочном тексте сохраняются значения высоты, цвета, коэффициента сжатия, угла наклона текстовых объектов.

Порядок выполнения команды:
выберите однострочные тексты (рис. 6);

Рис. 6. Выбранный однострочный текст
вызовите команду Конвертировать текст в Мтекст (рис. 7).

Рис. 7. Однострочный текст, преобразованный в многострочный

Утилита 3. Выравнивание текста

Командная строка: ТЕКСТВР (TJUST)
Команда позволяет изменить точки выравнивания для текстового объекта без перемещения текста.

Порядок выполнения команды:
выберите текстовый объект (рис. 8);

Рис. 8. Выбранный Мтекст
запустите команду Выровнять текст и выберите в командной строке или контекстном меню нужный метод выравнивания (рис. 9).

Рис. 9. Опции выравнивания текста в командной строке
Примеры выравнивания показаны на рис. 10 и 11.

Рис. 10. Пример выравнивания многострочного текста по верхнему краю и центрирования по горизонтали (ВЦ)

Рис. 11. Пример выравнивания многострочного текста по верхнему и правому краям (ВП)

Утилита 4. Изменение регистра текста

Командная строка: ТРЕГИСТР (TCASE)
Команда позволяет редактировать регистр слов, предложений и абзацев выделенного текста.

Порядок выполнения команды:
выделите фрагмент текста (рис. 12);

Рис. 12. Выделенный многострочный текст
запустите команду Изменить регистр текста и установите нужный параметр в окне Регистр текста (рис. 13). Нажмите ОК.

Рис. 13. Диалоговое окно Регистр текста
Результат выполнения команды показан на рис. 14.

Рис. 14. Многострочный текст с установленным регистром

Утилита 5. Растягивание или сжатие текста

Командная строка: ТЕКСТРАСТ (TEXTFIT)
Команда позволяет растягивать или сжимать однострочный текст с возможностью его перемещения.

Порядок выполнения команды:
запустите команду;
выберите текстовый объект. При выборе объекта автоматически схватывается начальная (нижняя левая) точка (рис. 15);

Рис. 15. Выделенный текст
укажите вторую точку на экране. Текст либо автоматически вписывается в указанные границы, либо растягивается (рис. 16).

Рис. 16. Растянутый текст

Утилита 6. Разбивка текста

Командная строка: ТЕКСТРАЗБ (EXPLODETEXT, TXTEXP)
Команда позволяет разбить текстовые объекты на отдельные составляющие (отрезки, полилинии). В процессе ее выполнения можно произвести настройку параметров как для результатов разбивки, так и для исходных объектов. Применение команды к предварительно выбранным текстовым объектам производит разбивку в соответствии с ранее установленными (или действующими по умолчанию) настройками.

Порядок выполнения команды:
выберите текстовый объект (рис. 17);

Рис. 17. Выделенный текст
запустите команду Разбивка текста. В результате вы получите текст в виде отрезков и полилиний (рис. 18).

Рис. 18. Разбитый текст
При запуске команды без выделения текста параметры исходных объектов и элементов разбивки можно настроить в контекстном меню или в командной строке (рис.19).

Рис. 19. Опции команды Разбивка текста

Утилита 7. Разбить геометрию

Командная строка: ГЕОМРАЗБ (EXPLODEGEOMETRY)
Команда Разбить геометрию, в отличие от команды Разбивка (EXPLODE), выполняет разделение сложных объектов на примитивы по всей глубине уровней вложенности. Например, несколько вложений блоков она сразу разобьет на составляющие их отрезки, дуги, полилинии без необходимости многократного вызова команды.

Порядок выполнения команды:
выберите объект (рис. 20);

Рис. 20. Выбранный объект
вызовите команду Разбить геометрию. Объект эллипс будет преобразован в 2D-полилинию (рис. 21).

Рис. 21. 2D-полилиния в форме эллипса

Утилита 8. Упростить сплайн

Командная строка: СПЛАЙНУПР (SIMPLIFYSPLINE)
Команда позволяет оптимизировать сплайн путем управления точностью его аппроксимации и задания максимального количества точек.

Порядок выполнения команды:
выберите сплайн (рис. 22);

Рис. 22. Выбранный сплайн
вызовите команду Упростить сплайн;
в командной строке укажите точность и максимальное количество точек (рис. 23);

Рис. 23. Запросы в командной строке для команды Упростить сплайн
нажмите Enter.
Результат выполнения команды показан на рис. 24.

Рис. 24. Упрощенный сплайн

Утилита 9. Разбивка прокси-объектов

Командная строка: РЗБПРОКСИ (XPROXY)
Команда предназначена для разбивки прокси-объектов, имеющих графическое представление, на обычные объекты. Допускается предварительный выбор объектов.

Порядок выполнения команды:
вызовите команду Разбивка прокси-объектов.
При отсутствии выбранных объектов команда выведет запрос (рис. 25).

Рис. 25. Запрос в командной строке для команды Разбивка прокси-объектов
В ответ можно выбрать объекты или указать опцию. Опция Чертеж предназначена для выбора в чертеже всех прокси-объектов с графикой, включая объекты на других закладках чертежа, выбрать которые другим способом невозможно. После указания этой опции система выполнит разбивку и сообщит о результатах (рис. 28).
На рис. 26 показаны выбранные прокси-объекты.

Рис. 26. Выбранный прокси-объект
После выполнения команды прокси-объект принимает вид, представленный на рис. 27.

Рис. 27. Разбитый прокси-объект

Рис. 28. Сведения о работе команды Разбивка прокси-объектов

Утилита 10. Удаление прокси-объектов

Командная строка: УДЛПРОКСИ (RMPROXY)
Команда предназначена для удаления прокси-объектов. Допускается предварительный выбор объектов.

Порядок выполнения команды:
запустите команду Удаление прокси-объектов;
выберите прокси-объекты.
При отсутствии выбранных объектов команда выведет запрос (рис. 29).

Рис. 29. Запрос в командной строке для команды Удаление прокси-объектов
В ответ можно выбрать объекты или указать нужную опцию.
Опция ? выводит запрос о смене метода выбора объектов (рис. 30).

Рис. 30. Опции метода выбора объектов
Опция Чертеж служит для выбора и удаления в чертеже всех прокси-объектов, включая объекты на других закладках чертежа.
Опция Неграфические прокси предназначена для удаления только прокси-объектов без графики, выбрать которые другим способом невозможно.
При указании нужной опции система выполнит удаление, сообщив о числе найденных и удаленных прокси-объектов (рис. 31).

Рис. 31. Сведения о работе команды Удаление прокси-объектов

Пример выполнения команды показан на рис. 32 и 33.

Рис. 32. До применения утилиты

Рис. 33. После применения утилиты

Заключение


Дополнительные средства nanoCAD представляют собой утилиты для управления чертежом и его редактирования. Все они отличаются эффективностью и несложным алгоритмом использования. На форуме nanoCAD пользователям предоставлена возможность обсудить существующий функционал nanoCAD и при необходимости предложить новый. Переходите по ссылке и в течение 30 дней бесплатно тестируйте nanoCAD Pro с максимальным количеством модулей и возможностей.

Татьяна Васькина,
технический специалист
АО Нанософт
E-mail: vaskina@nanocad.ru
Подробнее..

САПР в машиностроении смена поставщика

10.09.2020 20:18:34 | Автор: admin

Объясняем, как понять, что ваша система проектирования устарела и на что смотреть при выборе нового решения. Представляем обзор и сравнение пятерки топовых мировых инструментов на основе таблицы сравнения CAD на ROI4CIO.

Часть I. Как понять, что ваша САПР устарела и что делать дальше


Почему компании ищут другие инструменты


При внедрении ваша CAD-система стояла у истоков прогресса, а сейчас кажется, что она работает как затупившийся инструмент? Возникает логический вопрос стоит ли ее заменять или безопаснее все же попытаться получить больше от существующего ПО? В пользу смены играет возможность выбрать новейшее и передовое программное обеспечение. Но сильна и негативная сторона затраты, обновление аппаратного обеспечения, обучение сотрудников, преобразование устаревших данных.

Недавнее исследование Tech-Clarity показало, что компании-лидеры сократили время разработки продукта на 19%, сократили инженерные затраты на 15%, и на 16% сократили время выполнения заказа именно за счет внедрения тех САПР, которыми пользуются на данный момент. В ходе опроса по этому поводу выяснилось, что количество компаний, перешедших на использование других CAD-систем по коммерческим соображениям, увеличилось с 31% в интервью, проведенных 7 лет назад, до 61% в 2019 году. При этом количество компаний, указавших причиной перехода сами инструменты предыдущих систем, сократилось с 48% до 22%. То есть стала важна не только технологическая сторона продукта. Изменения в ответах на эти вопросы определяют, насколько стратегическими инструментами САПР стали для большинства компаний. Исследование показало и темную сторону смены софта 13 недель в среднем было потрачено на восстановление уровня производительности старой системы и 46 недель в среднем на достижение полной окупаемости инвестиций в новую CAD-систему. Прежний уровень производительности восстанавливался в течение 21 недели и окупался за 50 недель.

Но почему компании меняют инструменты CAD? Лидирующими причинами остаются функциональность и лучшая производительность. За этим следует простота использования и цена. Эти факторы неизменны не только на рынке CAD, но характерны и для выбора другого программного обеспечения. На третьем месте причин смены поставщика оказалось предпочтение пользователей это связывают с двумя тенденциями. Во-первых, руководство понимает, что для оптимизации производительности инженеров им необходимы комфортные условия работы и удовлетворенность от используемых инструментов. Во-вторых, это говорит о прогрессе, достигнутом поставщиками CAD по облегчению работы с данными, создание так называемого мульти-CAD возможности работы сразу с несколькими САПР решениями.

Несмотря на то что инструменты САПР существенно изменились за последние годы, самой распространенной причиной перехода на новую систему до сих пор остается нехватка необходимой функциональности.

Тенденции показывают, что изменениями поставщика САПР чаще движут бизнес-причины. Отношения с поставщиками, стратегическое видение вендора и полный портфель его предложений оказывают большее влияние. Это демонстрирует еще один сдвиг по всему рынку ИТ важность сервиса. Компании хотят, чтобы их поставщик CAD был ценным партнером. За последние 5 лет компании на 82% больше склонны менять инструменты CAD просто потому, что им не нравятся отношения с поставщиком.

Говоря о ROI, компании признают, что при смене CAD закладывают инвестирование в обучение хотя оно и отнимает много времени, в долгосрочной перспективе приводит к повышению производительности.

Критерии выбора новой САПР



Эффективное 3D моделирование
Трехмерная модель должна точно отражать каждый компонент в изделиях и взаимоотношения между ними. Должна быть возможность проектировать как можно меньше этапов без ущерба для качества проектирования.

Оценивая CAD-программы, в первую очередь выясните, насколько эффективен каждый пакет при создании продукции, которую производит ваша компания. Стоит протестировать, насколько легко собирается большое количество деталей и как импортируются приобретенные детали из библиотеки. В итоге новая система должна обеспечить уменьшение количества шагов хотя бы на 20 процентов.

Обмен информацией внутри предприятия
Большинство производителей уже не ведет бизнес только в одной стране и полагается на международные сообщества поставщиков запчастей, инструментов, подсистем, производственного оборудования и дизайна. Так что лучше выбрать популярную систему CAD, поддерживающую множество форматов и стандартов. Минимум поддержки международных стандартов STEP, IGES, VDA и IDF. Этот выбор поможет избавиться от бесконечной конвертации файлов из одной системы в другую, что не только занимает время, но и приводит к ошибкам.

Оцените инструменты для исправления повреждений импортируемых форм. Не ограничивайте ожидания от обмена данными, и обменом файлами: современные системы позволяют сотрудникам и заказчикам вести совместную работу над проектом в режиме реального времени. Такой обмен данными экономит тысячи часов и недель рабочего времени.

Работа над проектом от концепции до производства
Ориентируйтесь на CAD-программы с богатым спектром приложений, сокращающих не только время проектирования, но и тестирования, обработки, расчета стоимости и проверки.

Испытания физических свойств дорогостоящие и медленные. И нынешнее развитие САПР позволяет тестировать внутри ПО воздействие множества физических характеристик кинематики, динамики, напряжения, прогиба, вибрации, температур. Специализированные модули проектирования электропроводки помогут обеспечить правильное подключение оборудования, системы с включенной оценкой затрат позволят следить за соответствием смете.

Управление данными
Сулит выгоду и уменьшение головной боли интеграция CAD с системами управлениями данных о продукте PDM (Product data management). Без PDM проектировщики могут перезаписывать работы друг друга, изобретать заново уже разработанные ранее детали. Вместе эти ошибки тратят сотни часов каждый год и тысячи долларов на бракованные детали. Плюс PDM-систем не только в хранении и организации файлов. Они также помогают находить существующие детали для повторного использования, составлять перечни материалов для оценки стоимости и передавать информацию в системы планирования производственных ресурсов.

Понятный пользовательский интерфейс
Ищите систему с короткой кривой обучения понятным пользовательским интерфейсом. Убедитесь, что процедуры проектирования и производства логически протекают от начала до конца. Выбирайте продукт с компьютерными учебными пособиями и онлайн-сообществом, где можно задавать вопросы и получать на них ответы.

Продуктивные деловые отношения с поставщиком
Уже отмечалось, что одна их самых частых причин смены поставщика вовсе не технические аспекты решения. Подобно тому, как некоторые авиакомпании раздражают клиентов дополнительными сборами за регистрируемый багаж, изменениями рейса, платной водой и одеялами, некоторые поставщики CAD взимают скрытые сборы за программное обеспечение и услуги, в которых нуждается большинство клиентов.

CAD: взгляд в будущее



Чтобы не ошибиться с выбором обеспечения, нужно не только изучить его нынешнее состояние, но и понимать, куда движется развитие всей сферы компьютерного моделирования. Посмотрим, что в моделирующих программах будет улучшено в ближайшие годы.

Автоматизация и искусственный интеллект.Одна из самых масштабных тенденций этих лет автоматизация. Такая тенденция обусловлена развитием искусственного интеллекта. В скором будущем ожидается появление CAD-программ, предугадывающих ваши действия, или исправляющих предыдущие ошибки проектирования. Некоторые вендоры уже внедряют ИИ в программы, а в ближайшие годы он станет еще более распространенным

Облачное ПО. Раньше решения САПР были тяжеловесными и работали только на одном компьютере. С ростом использования облаков, многие приложения и программы работают на облачной инфраструктуре. Такие CAD-программы доступны из любой точки мира и не требуют установки и судя по всему, большинство продуктов будет мигрировать в эту сторону.

Виртуальная реальность. Визуализация и рендеринг постоянно совершенствуются. Инструменты САПР все еще нуждаются в хороших 3D инструментах, чтобы достичь оптимального предварительного просмотра проекта. Благодаря виртуальной реальности некоторые 3D модели можно будет просматривать в физическом пространстве благодаря шлемам. Правда, пока это выглядит более перспективным для архитектурной сферы, чем для машиностроения.

Узкая специализация или возможности персонализации.Уже сейчас существует множество программ, посвященных определенным секторам, например продукт Bentley Systems для проектирования исключительно мостов. Таким образом, у пользователей есть инструменты и функции, необходимые для работы над конкретным проектом. Также будет набирать обороты модулярные системы и предоставление услуг по модели SaaS.

Рассмотрев критерии, на которые необходимо обратить внимание при выборе программы, перейдем непосредственно к софту. Далее идет короткий обзор пятерки лидеров рынка САПР в машиностроительной сфере, их преимущества и недостатки, сравниваем основные характеристик на основе сравнительной таблицы.


Часть II. Сравнение продуктов



MicroStation by Bentley Systems


Передовые возможности MicroStation в области инженерного проектирования, моделирования, визуализации и создания чертежей позволяют специалистам по инфраструктуре во всех отраслях выполнять проекты любого масштаба и сложности.


Bentley MicroStation программное обеспечение для визуального моделирования, разработанное специально для инженеров, конструкторов и архитекторов. Программа оснащена инструментами черчения, моделирования, управления объектами, визуализации. Продукт используется для всех типов инфраструктур и инженерных сетей зданий, дорог, мостов, рельс, водопроводных сетей, горнодобывающих предприятий и сетей связи.

MicroStation используется профессионалами в области инфраструктуры для создания высококачественных цифровых проектов. Он способен поддерживать многодисциплинарные BIM-модели (Building Information Modeling), помогая создавать сложные модели, используемые в архитектуре, проектировании, строительстве и эксплуатации инфраструктур. В решении можно создавать любые геометрические формы. Возможности Bentley MicroStation трехмерного параметрического черчения исчерпывающие: все формы можно создавать с помощью инструментов твердотельного, поверхностного, ячеистого, функционального и топологического моделирования.

MicroStation позволяет участникам проекта работать над задачей совместно. Независимо от того, в каких отраслях работают коллеги, они могут всегда ознакомиться с чертежами, моделями и конструкциями. Это достигается благодаря мощной системе ссылок, позволяющей интегрировать с MicroStation различные форматы файлов. Так, решения позволяет напрямую редактировать DWG-файлы, включающие в себя 2D- и 3D-геометрию и встроенную информацию. Пользователи могут манипулировать несколькими референтными файлами одновременно. Кроме того, MicroStation предлагает функцию отмены, которая позволяет пользователям легко отслеживать и откатывать любые изменения, внесенные в конструкцию, даже на уровне компонентов.

Программное решение способствует соблюдению стандартов рисования и проектирования. Продукт оснащен встроенным устройством проверки, которое определяет элементы, не соответствующие стандартам. Здесь можно создавать отчеты о соответствии для повышения качества моделей и результатов. И, конечно, MicroStation поддерживает цифровые подписи, защищая права интеллектуальной собственности.

Цена на MicroStation варьируются в зависимости от включения в подписку различных продуктов BIM. Bentley Systems использует схему trust licensing, обеспечивающую ценовую гибкость для пользователей. Первое место в нашем списке продукт заслужил за соотношение цены и количества предоставляемых инструментов, широкий охват областей применения, наличию официального поставщика в регионе, поддержке множества библиотек и возможностям коллективной работы над проектом.

Преимущества: производительность, простота использования, соотношение цена-качество-количество услуг и гибкая лицензия оплаты, 13 поддерживаемых языков (включая русский), обучающие вебинары и мощное комьюнити.
Недостатки: работает только на Windows, обучающих материалов больше на английском.
Подойдет для: предприятий всех размеров, градостроительной сферы, проектных групп, ответственных за создание и управление инфраструктурой.

Вид процесса работы


Область проектирования: общее, архитектурное, машиностроительное, электрическое;
Основные функции: оценка затрат, моделирование деталей/сборок, анализ, анимация и рендеринг, документация;
Промышленность: инфраструктура, градостроение, конструкции, энергетика, электроника, производство;
Дополнительные особенности: анализ тел и поверхностей, электрические системы, трубопроводные системы, расчет прочности, проверка на соответствие отраслевым стандартам, встроенные библиотеки;
Рекомендованные ОС: Windows 7, 8, 10.

Inventor Professional by AutoDesk


Программное обеспечение Autodesk Inventor предоставляет решения для проектирования и инжиниринга. C помощью Inventor инженеры могут интегрировать 2D- и 3D-данные в единую среду проектирования, создавая виртуальное представление конечного продукта, проверяя форму, соответствие и функции продукта еще до его создания.


Несмотря на время и усилия, которые последние годы Autodesk посвятил разработке и продвижению платформы Fusion 360, Inventor до сих пор является более зрелым и комплексным продуктом. Его регулярные обновления касаются не только исправления ошибок, но и введения существенных новых функций.

Являясь флагманским инструментом 3D-моделирования Autodesk, Inventor предоставляет множество инструментов для всех этапов процесса разработки продукта. Основываясь на мощных возможностях моделирования, Inventor имеет как встроенные, так и дополнительные наборы инструментов моделирования, рендеринга, CAM и управления данными о продукте.

Inventor поддерживает три традиционных метода 3D моделирования: фристайл, параметрический и прямой. Фристайл (Freeform) используется для органического формирования объектов, таких как глина. Параметрическое моделирование вычисляет различные свойства модели, обеспечивая как количественные определения, необходимые для изделия, так и конфигурируемость детали. Прямое моделирование позволяет проектировщику напрямую изменять грани и вершины модели, не беспокоясь об изменениях других ее составляющих.

В решение включены возможности перевода данных из других САПР и чертежей в формате DWG промышленного стандарта. Для упрощения совместной работы, решение предлагает функцию Shared Views: загрузку облегченной версии модели в облачную программу просмотра моделей от Autodesk. Дальше ней можно делиться с клиентами, поставщиками, партнерами. Они могут не только просматривать, но и измерять, делать разметку, делить на секции и комментировать.

В Autodesk Inventor встроен полнофункциональный инструмент автоматизации проектирования на основе упрощенного кода Visual Basic, который автоматизирует все что угодно в 3D модели или 2D чертеже, читает и записывает в MS Excel и другие базы данных, а также в MS Word.

Работая в Inventor, вы можете оптимизировать выбор материалов на основе воздействия на окружающую среду, затрат и производительности для принятия обоснованных проектных решений.

Преимущества: многообразие методов моделирования трехмерных моделей, широкие возможности сборки подключение файлов из других САПР, симулятор кинематики.
Недостатки: только для Windows, сильная нагрузка на ПК в процессе работы с обеспечением, сложный для обучения, при большом количестве деталей программа часто тормозит вылетает.
Подойдет для: проектирования и разработки машин любого вида.

Вид процесса работы


Область проектирования: общее, архитектурное, машиностроительное, электрическое;
Основные функции: оценка затрат, моделирование деталей/сборок, анализ, анимация и рендеринг, документация;
Промышленность: конструкции, потребительские товары, производство, медицина;
Дополнительные особенности: анализ тел и поверхностей, электрические системы, трубопроводные системы, листовые материалы, генераторы стандартных деталей, расчет прочности, встроенные библиотеки;
Рекомендованные ОС: Windows 7, 8, 10.

SolidWorks by Dassault Systmes


В SolidWorks интегрированы мощные инструменты проектирования ведущие в отрасли детали, сборки и чертежи, встроены возможности моделирования, рендеринга, анимации, управления данными о продукте и оценки стоимости.



SolidWorks программное обеспечение автоматизированного проектирования, позволяющее создавать, моделировать, публиковать и управлять 3D моделями.

SolidWorks обладает богатыми возможностями моделирования и тестирования производительности продукта виртуально в заданных условиях. Аналитические свойства помогают выявлять и решать проблемы сборки на ранних стадиях разработки продукта. Например, присутствует анализ движения, линейный статический анализ частей и ансамбля деталей. Одним из заводских инструментов тестирования является Safety Wizard, который поможет изучить работу на предмет наличия каких-либо структурных недостатков.

SolidWorks способен создавать большие сборные конструкции, содержащие около 100 000 деталей. Этими сложными сборками легко управлять с помощью простых в использовании инструментов для создания и управления проектированием.

Пользователи могут создавать различные конструкции деталей из листового металла, используя специализированные инструменты SolidWorks. Инструмент Weldments упрощает проектирование и производство сварных конструкций, рам и оснований.

Решение помогает разрабатывать конструкции из пластмассы и литых деталей. Есть возможности проектирования пресс-форм, функция крепления электрических кабелей и проектирования кабелепроводов, комплексные функции проектирования трубопроводов и труб, документирования схем электропроводки, трубопроводов и трубок.

Одна из отличительных черт, которая делает это программное обеспечение более простым в использовании возможность настроить палитру инструментов. Чтобы сделать рабочий процесс более эффективным, можно располагать наиболее часто используемые инструменты в нужных для пользователя местах.

SolidWorks совместим с DWG, DXF, STEP, STL, что позволяет работать с файлами из AutoCAD и SketchUp Pro, а также выполнять 3D-печать проектов. Эта САПР также позволяет работать с PDF-файлами и различными файлами растровых изображений, поддерживается eDrawings.

Преимущества: одна из самых популярных CAD-программ в мире, гибкость в настройке, достаточна простая в понимании программа.
Недостатки: часто вылетает, не развиты инструменты для коммуникации внутри проекта, поглощает много ресурса во время работы.
Подойдет для: промышленного проектирования и моделирования в средних и крупных предприятиях, из-за цены не выгодна для малого бизнеса.

Вид процесса работы


Область проектирования: общее, машиностроительное, электрическое;
Основные функции: оценка затрат, моделирование деталей/сборок, анализ, анимация и рендеринг, документация;
Промышленность: конструкции, потребительские товары, энергетика, электроника, производство, медицина, автомобилестроение;
Дополнительные особенности: анализ тел и поверхностей, электрические системы, трубопроводные системы, листовые материалы, генераторы стандартных деталей, расчет прочности;
Рекомендованные ОС: Windows 7, 8, 10.

Компас-3D by АСКОН


Комплексная система автоматизированного проектирования, направленная на машиностроение, разработку чертежей, проектирование кабельных систем и создание документов для инженерных проектов.


КОМПАС-3D мощное и комплексное приложение для трехмерного механического проектирования, обеспечивающее основу для трехмерного параметрического твердотельного моделирования. Поддерживает твердотельное, поверхностное, параметрическое, листовое и объектное моделирование.

КОМПАС-3D включает в себя поддержку неограниченного количества слоев, интеллектуальных размеров, стандартных деталей и осевых линий, а также полный набор инструментов для создания стандартных чертежей. Продукт может расширяться с помощью дополнительных модулей.

Решение поддерживает несколько методик проектирования: восходящее моделирование, снизу вверх (с использованием готовых компонентов), нисходящее моделирование, сверху вниз (проектирование компонентов в контексте конкретного проекта), моделирование на основе эскизного чертежа (например, кинематической схемы) или комбинацию методов моделирования.

Интерфейс прост в использовании, для обучения присутствует встроенная библиотека Азбука КОМПАС-3D с готовыми моделями и подсказками по процессу работы. Пользователи могут работать в 2D и 3D одновременно. Преимуществом для региона СНГ является обширная система онлайн-помощи и групп поддержки пользователей на русском языке. Также бонусом является оформление документации в соответствии с правилами ЕСКД и СПДС. Программа позволяет осуществлять проверку документов на соответствие стандартам оформления по ЕСКД (например, размещение текста или допустимое расстояние между размерными линиями), проверку моделей на технологичность. Проверок, улучшающих качество разрабатываемых моделей и документации, доступно около 200 видов.

КОМПАС-3D импортирует ряд стандартных форматов CAD-файлов, включая DWG, DXF, IGES, SAT, STEP и Parasolid и даже формат SolidWorks eDrawings, поэтому приложение хорошо работает в средах смешанного проектирования.

В комплект поставки решения входит ряд библиотек символов, плагинов и дополнений, среди которых электрические/отопительные приборы, мебель, производственные, механические/водопроводные системы и автомобили. Благодаря поддержке форматов импорта, упомянутых выше, можно подключать и несколько сторонних библиотек.

Решение не ограничивается только моделированием объектов КОМПАС-3D содержит инструменты для интеграции в PLM-среды. Правда, наиболее тесная интеграция все же с собственной системой управления инженерными данными от АСКОН с ЛОЦМАН:PLM.

Преимущества: простота в освоении, интерфейс и дополнительная информация на русском языке, поддержка многих форматов, широкий инструментарий.
Недостатки: вероятность проблем при импорте 3D моделей из сторонних программ, проектировать в 3D сложнее, чем в 2D, хромает возможность визуализации.
Подойдет для: новичков, проектирования инфраструктуры и промышленных объектов, создания чертежей.
Вид процесса работы


Область проектирования: общее;
Основные функции: моделирование деталей/сборок, документация;
Промышленность: конструкции, потребительские товары, производство;
Дополнительные особенности: анализ тел и поверхностей, электрические системы, трубопроводные системы, листовые материалы, генераторы стандартных деталей, расчет прочности, модули за дополнительную плату;
Рекомендованные ОС: Windows 7, 8, 10.

Creo by PTC


Это 3D CAD-решение предоставляет дизайнерам инновационные инструменты для всего цикла разработки продукта от первоначальной концепции до проектирования, моделирования и анализа.


PTC Creo предоставляет специалистам по проектированию надежный и масштабируемый инструментарий с современными средствами повышения производительности. Например, начиная с 4-той серии пакетов решений Creo, туда входит оптимизированная функция Дополненная реальность, Creo AR Design Share. Благодаря этому, онлайн сотрудничество с заинтересованными сторонами в любой точке мира стало намного проще.

За счет технологии Creo Unite вы можете открывать, импортировать и сохранять данные, созданные не только в PTC Creo, работать со сборками из таких систем, как Autodesk Inventor, CATIA, Siemens NX, Solid Edge и SolidWorks.

Продукт поддерживает концептуальное проектирование, промышленное проектирование, проектирование маршрутизируемых систем, 3D-проектирование, имитационное моделирование.

Creo Simulate функция, которая помогает распознавать и исправлять ошибки проектирования до создания прототипов. Как и большинство CAD-программ, Creo также использует менеджер слоев, позволяя выбирать, упорядочивать и редактировать различные разделы, не манипулируя всей конструкцией.

Возможности 3D рендеринга выглядят очень реалистично, а в базе знаний PTC и в созданных пользователями учебниках много полезной информации. В новой версии встроен модуль расширения, Creo Generative Topology Optimization, который автоматически создает оптимизированные конструкции изделий на основании установленных ограничений и требований включая материалы и производственные процессы.

Creo умеет извлекать 3D модели из 2D изображений, а также создавать 2D изображения из 3D моделей. Решение работает с DWG, DXF, STEP, STL, PDF и графическими файлами, плюс возможность 3D печати проектов. PTC также предлагает Creo View Mobile, приложение, которое позволяет просматривать и демонстрировать проекты на смартфоне или планшете.

Преимущества: мощный инструмент рендеринга, множество функций, передовые технологии.
Недостатки: длинная кривая обучения, высокая цена, преимущественно англоязычное коммьюнити.
Подойдет для: продвинутых пользователей, проектирования и моделирования промышленных объектов, решений в аэрокосмической сфере.

Вид процесса работы


Область проектирования: общее, машиностроительное, электрическое;
Основные функции: моделирование деталей/сборок, анализ, анимация и рендеринг, документация;
Промышленность: потребительские товары, электроника, производство, медицина, автомобилестроение, авиастроение;
Дополнительные особенности: анализ тел и поверхностей, листовые материалы, генераторы стандартных деталей;
Рекомендованные ОС: Windows 7, 8, 10.

Автор: Наталка Чех, для ROI4CIO
Подробнее..

Редактирование параметрической сборки 3D моделей при помощи таблиц nanoCAD

22.01.2021 14:05:41 | Автор: admin

На прошлой неделе мы познакомились с инструментами, которые позволяют задавать и редактировать параметрические зависимости взаимного расположения 3D-тел, а также рассмотрели инструменты, которые позволяют найти перекрытия (коллизии) сопрягаемых 3D-тел.

В этой части статьи мы изучим прием, который позволяет упростить редактирование параметров параметрической сборки, при помощи таблиц nanoCAD.

Читать далее

Создание параметрической сборки подразумевает возможность изменения геометрических параметров деталей с целью перестроения сборки согласно новым требованиям. Ранее мы редактировали параметры сборки из окна диспетчера параметров, но у этого способа есть ряд неудобств. Необходимо открывать отдельное окно, которое нагружает интерфейс. При этом в окне отображаются все параметры сборки, хотя часть из них являются зависимыми и потому не представляют интереса. Соответственно, обилие параметров затрудняет поиск нужного.

Выходом из этих проблем становятся таблицы nanoCAD. В таблицу можно вывести только интересующие нас параметры, а режим быстрого редактирования таблицы позволяет изменять параметры без вызова дополнительных окон.

Создайте таблицу nanoCAD. Для этого вызовите команду таблица или в ленточном интерфейсе команду Таблица nanoCAD (рис. 1): Оформление Таблицы Таблица nanoCAD, либо выберите соответствующую иконку на панели Таблицы, либо в выпадающем меню укажите Черчение Таблицы Таблица nanoCAD.

Рис. 1. Вызов команды вставки таблицы nanoCAD в ленточном интерфейсе и на панели 3D Рис. 1. Вызов команды вставки таблицы nanoCAD в ленточном интерфейсе и на панели 3D Рис. 1.Рис. 1.

Появится окно создания таблицы (рис. 2). Выберите пункт Нестандартная, укажите мышью размер таблицы (1х1) и нажмите кнопку ОК.

Рис. 2. Окно создания таблицы nanoCADРис. 2. Окно создания таблицы nanoCAD

Разместите таблицу рядом со сборкой. Откройте на редактирование эскиз, в котором создавался профиль стакана, а затем дважды щелкните левой кнопкой мыши по ранее созданной таблице, чтобы открыть окно редактирования.

Создайте три раздела отчетов, для чего три раза выберите в выпадающем меню Разделы Вставить раздел отчета (рис. 3).

Рис. 3. Создание раздела отчета в таблице nanoCADРис. 3. Создание раздела отчета в таблице nanoCAD

Выберите курсором ячейку А2 и вставьте раздел данных (рис. 4).

Рис. 4. Создание раздела данных в таблице nanoCAD после ячейки А2Рис. 4. Создание раздела данных в таблице nanoCAD после ячейки А2

Далее укажите курсором ячейку А4 и снова вставьте раздел данных (рис. 5).

Рис. 5. Создание раздела данных в таблице nanoCAD после ячейки А4Рис. 5. Создание раздела данных в таблице nanoCAD после ячейки А4

Таким образом должно получиться чередование разделов отчета и разделов данных (рис.6).

Рис. 6. Итоговая структура разделов таблицыРис. 6. Итоговая структура разделов таблицы

Рядом с ячейкой А2 нажмите кнопку со значком фильтра (рис. 7).

Рис. 7. Кнопка настройки фильтра объектов раздела отчета ячейки А2Рис. 7. Кнопка настройки фильтра объектов раздела отчета ячейки А2

Появится окно быстрого выбора. Нажмите кнопку выбора объектов из набора (рис. 8).

Рис. 8. Режим выбора объектов для фильтрации из набораРис. 8. Режим выбора объектов для фильтрации из набора

На редактируемом эскизе укажите курсором размерный параметр, который задает внутренний радиус стакана (рис. 9) и нажмите Enter. В окне быстрого выбора нажмите кнопку ОК.

Рис. 9. Выбор объекта для формирования отчета по геометрическому размеру подшипникового стаканаРис. 9. Выбор объекта для формирования отчета по геометрическому размеру подшипникового стакана

Закройте окно редактора таблицы и откройте на редактирование эскиз крышки стакана. Снова откройте окно редактора таблицы и у ячейки А5 нажмите кнопку фильтра объектов (рис. 10).

Рис. 10. Кнопка настройки фильтра объектов раздела отчета ячейки А5Рис. 10. Кнопка настройки фильтра объектов раздела отчета ячейки А5

Нажмите кнопку выбора объектов из набора. На редактируемом эскизе укажите курсором размерный параметр, который задает длину заплечика стакана (рис. 11), нажмите Enter, в окне быстрого выбора нажмите кнопку ОК.

Рис. 11. Выбор объекта для формирования отчета по геометрическому размеру крышки стаканаРис. 11. Выбор объекта для формирования отчета по геометрическому размеру крышки стакана

Закройте окно редактора таблицы и завершите редактирование эскиза. Снова откройте окно редактора таблицы и рядом с ячейкой А8 нажмите кнопку фильтра объектов, а затем в окне быстрого выбора нажмите кнопку выбора объектов из набора. Укажите курсором подшипник (рис. 12), нажмите Enter, в окне быстрого выбора нажмите кнопку ОК.

Рис. 12. Выбор объекта для формирования отчета по геометрическому размеру подшипникаРис. 12. Выбор объекта для формирования отчета по геометрическому размеру подшипника

Таким образом в одной таблице сформировались три раздела отчетов по параметрам деталей сборки. Отчеты таблиц nanoCAD имеют двустороннюю связь с параметрами, которые отображаются в отчете, поэтому есть возможность изменять свойства объектов изнутри таблицы nanoCAD. Чтобы сформировать данные по отчетам, необходимо в ячейках шаблона отчета указать геометрические свойства ранее выбранных объектов.

Наведите курсор на ячейку А2 и зажмите правую кнопку мыши, а затем, не отпуская кнопку, переместите курсор вверх от ячейки. Вслед за движением курсора появится линия, которая сигнализирует о том, что активируется одна из команд редактирования таблицы (рис. 13). Отпустите правую кнопку. Откроется окно построителя выражений (рис.14): движение курсора вверх над ячейкой вызывает открытие именно этого окна.

Рис. 13. Быстрая активация команды вызова окна построителя выражений для ячейки А2Рис. 13. Быстрая активация команды вызова окна построителя выражений для ячейки А2

Такой способ вызова команд редактирования таблицы является одним из самых быстрых. В то же время существует возможность вызывать эти команды с помощью интерфейсных кнопок окна редактора.

Окно построителя выражений состоит из трех полей. В верхнем поле записывается выражение, также это поле можно использовать для поиска выражений из среднего поля. В среднем поле отображается список всех доступных выражений. Поскольку ранее для отчета были заданы конкретные объекты, в списке выражений будут представлены и их свойства. В нижнем окне отображаются итоговое выражение и результат его расчета.

Рис. 14. Окно построителя выраженийРис. 14. Окно построителя выражений

Введите в верхнем поле слово Значение. В среднем поле будет осуществлен поиск выражения, которое содержит имя искомого свойства (рис. 15). Дважды щелкните левой кнопкой мыши по выражению Object.Value. Нажмите кнопку ОК.

Рис. 15. Поиск выражения по имени свойства параметрического размераРис. 15. Поиск выражения по имени свойства параметрического размера

То же самое проделайте для шаблона отчета в ячейке А5. А для шаблона отчета в ячейке А8 имя искомого свойства должно быть Наружний (рис. 16).

Рис. 16. Поиск выражения по имени свойства параметрического объектаРис. 16. Поиск выражения по имени свойства параметрического объекта

Таким образом получилась таблица с тремя контролируемыми параметрами объектов сборки (рис. 17). Чтобы в таблице было удобнее ориентироваться, впишите имена параметров в разделы данных.

Рис. 17. Итоговый результат формирования таблицыРис. 17. Итоговый результат формирования таблицы

Также разделите таблицу на страницы, чтобы появилась возможность произвольно расположить параметры в пространстве модели. Наведите курсор на цифру 4 в линейке и нажмите правую кнопку мыши, выберите в контекстном меню пункт Начать новую страницу (рис. 18).

Рис. 18. Установка разделителя страниц перед ячейкой А4Рис. 18. Установка разделителя страниц перед ячейкой А4

Тоже самое сделайте для 7-ой строки (Рис. 75).

Рис. 19. Установка разделителя страниц перед ячейкой А7.Рис. 19. Установка разделителя страниц перед ячейкой А7.

Закройте окно редактора. Левой кнопкой мыши выделите таблицу. Перемещать страницы таблицы можно за квадратные ручки (рис. 20).

Рис. 20. Выделенная таблица nanoCADРис. 20. Выделенная таблица nanoCAD

Страницы таблицы расположите, как вам будет удобно. Например, как показано на рис.21.

Рис. 21. Расположение страниц таблицы в одну строкуРис. 21. Расположение страниц таблицы в одну строку

Наведите курсор мыши на содержимое ячейки, в которой отображается значение внешнего диаметра подшипника. Зажмите на клавиатуре клавишу Ctrl и левой кнопкой мыши щелкните по содержимому ячейки. Активируется режим быстрого редактирования таблицы (рис. 22). В ячейке появится курсор, а сама ячейка будет выделена зеленой рамкой.

Рис. 22. Активация режима быстрого редактирования таблицыРис. 22. Активация режима быстрого редактирования таблицы

Сотрите содержимое и напишите новое значение: 80. В данном случае значения будут округляться до ближайшего из имеющихся в библиотеке элементов. Стрелками на клавиатуре либо с помощью мыши переведите курсор на ячейку со значением радиуса стакана, сотрите значение и напишите 40 (рис. 23). Для подтверждения внесенных изменений нажмите Enter.

Рис. 23. Результат внесения изменений в режиме быстрого редактированияРис. 23. Результат внесения изменений в режиме быстрого редактирования

Обратите внимание, что геометрические размеры подшипника и стакана изменились.

Визуально можно заметить, что заплечик крышки и подшипник перекрываются. Измерьте длину перекрытия и измените значение в таблице на измеренную величину.

Итак, мы изучили прием работы с таблицами nanoCAD, который позволяет упростить редактирование параметрической сборки.

Олег Ачкасов,
инженер САПР
ООО Макссофт-24
E-mail: oleg@maxsoft.ru

Подробнее..

NanoCAD Геоника. Модуль Сети эффективный инструмент проектирования инженерных коммуникаций

19.02.2021 12:19:30 | Автор: admin

Этой статьей мы продолжаем цикл публикаций, посвященный программному продукту nanoCAD Геоника. Сегодня речь пойдет о модуле Сети. Надеемся, что сделать первые шаги в его освоении начинающим пользователям помогут приведенные здесь примеры решения практических задач.

Читать далее

Сначала создадим с нуля или откроем посредством команды GeoniCS Открыть проект (чертеж) полученный от смежного отдела генплана проект (рис. 1).

Рис. 1Рис. 1

Если проект создается впервые, ему следует задать имя. Полученный от смежного отдела проект можно открыть, выбрав его из списка (рис. 2).

Рис. 2Рис. 2

Объекты проекта отображаются в диалоговом окне Проводник проекта. В его левой части расположено дерево навигации по проекту, а в правой указывается состояние объектов проекта (рис. 3).

Рис. 3Рис. 3

Нередко встречается ситуация, когда в качестве источника входных данных для проектирования инженерных коммуникаций используется чертеж формата *.dwg, а созданная поверхность отсутствует. Однако чертеж может содержать информацию по ранее созданным поверхностям например, в виде 3D-граней. Вэтом случае мы прочитаем 3D-грани и создадим поверхности на их основе уже средствами nanoCAD Геоника при помощи инструмента Рельеф Утилиты для поверхности Создать поверхность из 3D-граней. Поверхность, полученную от изыскателей, назовем Существующая поверхность и в описании укажем, что использовали для ее создания 3D-грани (рис. 4).

Рис. 4Рис. 4

Затем при появлении в командной строке сообщения о выборе объектов укажем команду поСлою, выберем в чертеже один из объектов, и программа считает все 3D-грани (рис. 5-7).

Рис. 5Рис. 5Рис. 6Рис. 6Рис 7.Рис 7.

Как результат, в рамках нашего проекта будет создана поверхность (рис. 8).

Рис. 8Рис. 8

Аналогичным образом считаем проектную поверхность, полученную от отдела генплана (рис. 9).

Рис 9Рис 9

Результат нашей работы отобразится в Проводнике проекта в виде двух моделей: существующего и проектного рельефа (рис. 10).

Рис. 10Рис. 10

Теперь откроем окно Установки объектов Сетей, где указывается размещение элементов сетей по слоям (рис. 11).

Рис. 11Рис. 11

Программа располагает встроенной библиотекой инженерных коммуникаций, которую можно пополнить собственными объектами, если нужная сеть отсутствует в списке (рис. 12).

Рис. 12Рис. 12

Перед трассировкой инженерных коммуникаций необходимо выполнить в Проводнике проекта установки для сетей, задав настройки элементов сетей и их точность, а также поверхности для автоматической прокладки инженерных коммуникаций (рис. 13).

Подтвердим выбор поверхностей командой Принять.

Рис. 13Рис. 13

Для трассировки сети воспользуемся одноименной командой и выполним настройки в окне Параметры трассировки (рис. 14).

Затем выберем способ трассировки в данном случае используем исходную полилинию в рамках нашей площадки (рис. 15).

Рис. 14Рис. 14Рис. 15Рис. 15

Укажем начало и конец трассировки участка. Результат трассировки будет отображен на чертеже и в Проводнике проекта (рис. 16, 17).

Рис. 16Рис. 16Рис. 17Рис. 17

При необходимости можно внести изменения в оттрассированную инженерную коммуникацию, изменив тип вершины, дополнив сеть футляром, добавив или удалив вершину сети. Программа предлагает широкий выбор функциональных возможностей, вызвать которые можно из специализированного раздела Сети Редактировать. После внесения всех изменений в топологию и геометрию сети запустим из меню Сети команду Редактирование профиля сети, укажем сеть на плане, и программа создаст в отдельном окне продольный профиль выбранной сети (рис. 18).

Рис. 18Рис. 18

Запустить команду создания профиля можно и другим способом: предварительно выбрать сеть на чертеже, а затем в контекстном меню, вызванном нажатием правой кнопки мыши, задать команду Профиль. Впоявившемся окне предоставляется масса возможностей для внесения изменений в уже созданный продольный профиль (рис. 19).

Рис. 19Рис. 19

Готовый продольный профиль может вставляться в чертеж как целиком, так и по частям, указанным пользователем (рис. 20, 21).

Рис. 20Рис. 20Рис. 21Рис. 21

Завершая работу, подготовим выходные ведомости: таблицы колодцев и спецификацию оборудования. Задав команду Сети Таблицы колодцев, укажем сети для формирования таблицы и выберем из предложенного списка нужный вариант (рис. 22, 23).

Рис. 22Рис. 22Рис. 23Рис. 23

Выбранный вариант можно вставить в чертеж (рис. 24).

Рис. 24Рис. 24

Спецификация оборудования может быть сформирована как для одного типа сети, так и для всех сетей проекта. Команда формирования спецификации запускается из меню Сети.

Результат подготовки спецификации отобразится в отдельном окне (рис. 25).

Рис. 25Рис. 25

Полученную спецификацию оборудования можно вставить в чертеж (рис. 26).

Рис. 26Рис. 26

Готовый проект прокладки инженерных коммуникаций отправим на печать средствами платформы или командой оформления сводного плана сетей nanoCAD Геоника. Зарамочное оформление производится стандартными инструментами отправки чертежа на печать.

Мы рассмотрели лишь основные возможности модуля Сети. Надеемся, что в процессе работы с ним вы откроете для себя много интересного и полезного.

Илья Наумов,

инженер первой категории

отдела технической поддержки

компании Арксофт

Подробнее..

Наложение 3D-зависимостей и поиск коллизий между моделями

15.01.2021 14:04:54 | Автор: admin

В предыдущей части статьи мы научились связывать параметры созданных 3D-моделей, а также рассмотрели инструменты, которые позволяют перемещать 3D-модели в удобное для нас расположение.

В этой части мы познакомимся с инструментами, которые позволяют задавать и редактировать параметрические зависимости взаимного расположения 3D-тел. А также мы рассмотрим инструменты, которые позволяют найти перекрытия (коллизии) сопрягаемых 3D-тел.

Добавьте подшипник, выбрав его из базы nanoCAD Механика и разместив в пространстве модели. Если вы используйте какой-либо другой программный продукт nanoCAD, пропустите это действие.

Чтобы открыть вкладку базы элементов nanoCAD Механика, необходимо вызвать в командной строке команду mctabs, либо в ленточном интерфейсе указать Механика Стандартные Управление вкладками, либо использовать панель ЕСКД Стандартные, либо в выпадающем меню выбрать Механика Стандартные Управление вкладками (рис. 1).

Рис. 1. Вызов команды управления вкладками на панели ЕСКДСтандартные и в ленточном интерфейсеРис. 1. Вызов команды управления вкладками на панели ЕСКДСтандартные и в ленточном интерфейсе

Затем в командной строке либо в динамической командной строке следует выбрать вкладку База элементов (рис. 2).

Рис. 2. Открытие/закрытие вкладки База элементовРис. 2. Открытие/закрытие вкладки База элементов

Также в классическом варианте интерфейса вкладку базы элементов можно вызвать, щелкнув правой кнопкой мыши на свободном пространстве панелей и выбрав в появившемся контекстном меню Функциональные панели База элементов (рис. 3).

Рис. 3. Вызов вкладки База элементов в классическом варианте интерфейсаРис. 3. Вызов вкладки База элементов в классическом варианте интерфейса

После этого должна появиться/исчезнуть вкладка с базой элементов (рис. 4).

Рис. 4. Вкладка базы элементов nanoCAD МеханикаРис. 4. Вкладка базы элементов nanoCAD Механика

Раскройте дерево Валы Подшипники шариковые (рис. 5).

Рис. 5. Путь до раздела с шариковыми подшипникамиРис. 5. Путь до раздела с шариковыми подшипниками

На вкладке базы элементов нажмите кнопку Использовать 3D модели при вставке стандартных деталей (рис. 6). Если эта кнопка неактивна, будут вставляться 2D-виды деталей.

Рис. 6. Кнопка включения отображения 3D-моделей при вставке деталей избазы nanoCAD МеханикаРис. 6. Кнопка включения отображения 3D-моделей при вставке деталей избазы nanoCAD Механика

Левой кнопкой мыши выберите подшипник ГОСТ 832-78 Тип 236000 (рис. 7).

Рис. 7. Выбор подшипника ГОСТ 832-78 Тип 236000 из базы nanoCADМеханикаРис. 7. Выбор подшипника ГОСТ 832-78 Тип 236000 из базы nanoCADМеханика

Укажите точку вставки в пространстве модели. После этого появится окно редактирования параметров подшипника. Укажите параметры, как показано на рис. 8, и нажмите OK.

Рис. 8. Параметры подшипникаРис. 8. Параметры подшипника

Для завершения работы команды нажмите на клавиатуре клавишу Esc.

Теперь задайте зависимости взаимного расположения 3D-тел стакана, подшипника и крышки. Для этого воспользуйтесь инструментами группы 3D-зависимостей. В ленточном интерфейсе они расположены на вкладке 3D-инструменты 3D-Зависимости, либо на панели 3D (рис. 9), либо в выпадающем меню 3D 3D элементы.

Рис. 9. Инструменты 3D-зависимостей на панели 3D и в ленточном интерфейсеРис. 9. Инструменты 3D-зависимостей на панели 3D и в ленточном интерфейсе

При задании 3D-зависимостей между 3D-телами удобно скрывать тела, не участвующие в операции. Для этого в истории построений щелкните правой кнопкой мыши на 3D-теле и выберите в контекстном меню пункт Скрыть (рис. 10).

Рис. 10. Скрытие объектаРис. 10. Скрытие объекта

Измените стиль отображения на 3D-скрытый и с помощью команды Зависимость 3D-вставка вставьте подшипник в стакан. Инструмент 3D-вставки позволяет совместить плоские поверхности, в которых лежат указанные пользователем окружности оснований двух 3D-тел; при этом также совмещаются (лежат на одной прямой) векторы нормалей. Начала векторов нормали совпадают с центрами окружностей.

Активируйте объектную привязку Ближайшая.

Вызовите в командной строке команду 3dinsert, либо в ленточном интерфейсе укажите 3D-инструменты 3D-Зависимости Зависимость 3D вставка, либо выберите соответствующую иконку на панели 3D, либо в выпадающем меню откройте 3D 3D элементы Зависимость 3D вставка (рис. 11).

Рис. 11. Зависимость 3D вставка на панели 3D и в ленточном интерфейсеРис. 11. Зависимость 3D вставка на панели 3D и в ленточном интерфейсе

Курсором укажите окружность внешнего диаметра подшипника. При наведении курсора окружность выделяется зеленым цветом, а также появляется стрелка вектора нормали. После выбора окружности ее цвет становится желтым (рис. 12).

Рис. 12. Выбор окружности подшипника для указания 3D-зависимости ВставкаРис. 12. Выбор окружности подшипника для указания 3D-зависимости Вставка

Затем укажите окружность заплечика стакана (рис. 13).

Рис. 13. Выбор окружности стакана для создания 3D-зависимости ВставкаРис. 13. Выбор окружности стакана для создания 3D-зависимости Вставка

После этого произойдет сопряжение тел. В командной строке можно изменить направление векторов нормали, чтобы перевернуть одну деталь относительно другой (рис. 14). Для этого щелкните кнопкой мыши на подчеркнутом параметре или введите в командную строку его имя. Имя может быть полным либо указываться заглавной буквой в имени параметра. Для подтверждения нажмите Enter.

Рис. 14. Изменение направления векторов нормалиРис. 14. Изменение направления векторов нормали

Сделайте видимыми скрытые детали. Для этого в контекстном меню истории построений необходимо выбрать пункт Показать (рис. 15).

Рис. 15. Включение отображения объектов в Истории 3D ПостроенийРис. 15. Включение отображения объектов в Истории 3D Построений

Вставьте крышку в подшипниковый стакан с помощью инструмента 3D-вставки.

Укажите окружности фланцев стакана и крышки (рис. 16).

Рис. 16. Выбор окружности крышки для указания 3D-зависимости ВставкаРис. 16. Выбор окружности крышки для указания 3D-зависимости Вставка

Затем укажите окружность второго 3D-тела (рис. 17).

Рис. 17. Выбор второй окружности стакана для указания 3D-зависимости ВставкаРис. 17. Выбор второй окружности стакана для указания 3D-зависимости Вставка

Также необходимо, чтобы отверстия стакана и крышки оставались соосными при изменении их количества в массиве. Для этого следует добавить зависимость 3D вставка для кромок отверстий. Установите стиль отображения 3D Каркас. Активируйте инструмент 3D-вставки и укажите окружности кромок отверстий (рис. 18). Подтвердите добавление зависимости нажатием клавиши Enter. Установите стиль отображения Точный.

Рис. 18. Выбор окружностей при указании 3D-зависимости Вставка дляотверстий крышки и стакана.Рис. 18. Выбор окружностей при указании 3D-зависимости Вставка дляотверстий крышки и стакана.

Чтобы увидеть, насколько корректно тела сопрягаются между собой, добавьте секущую плоскость, а в ее свойствах активируйте псевдоразрез. Для этого вызовите команду viewsection или команду Секущая плоскость в ленточном интерфейсе (рис. 19): 3D-инструменты 2D виды Секущая плоскость, либо выберите соответствующую иконку на панели 2D виды, либо в выпадающем меню укажите 3D 2D виды Секущая плоскость.

Рис. 19. Вызов команды Секущая плоскость на панели 2D виды ивленточном интерфейсеРис. 19. Вызов команды Секущая плоскость на панели 2D виды ивленточном интерфейсе

Поскольку на оси сборки лежит точка начала МСК, удобно будет указать для секущей плоскости какую-либо из плоскостей МСК: Y0Z, Z0X, X0Y. В одной из этих плоскостей будет лежать грань торца стакана. Эту плоскость в качестве секущей указывать не нужно, так как она ничего не разрежет. В истории построений укажите одну из плоскостей МСК при наведении курсора она будет окрашиваться в зеленый цвет (рис. 20).

Рис. 20. Выбор секущей плоскости в окне История 3D ПостроенийРис. 20. Выбор секущей плоскости в окне История 3D Построений

После этого можно будет разместить вид сечения. При отсутствии необходимости в нем можно нажать на клавиатуре клавишу Esc команда завершится, и будет создана только секущая плоскость.

Курсором выберите созданную секущую плоскость и в окне свойств укажите Да в выпадающем списке для параметра Псевдоразрез (рис. 21).

Рис. 21. Включение/отключение отображения псевдоразреза в свойствах секущей плоскостиРис. 21. Включение/отключение отображения псевдоразреза в свойствах секущей плоскости

После этого тело разрежется и в плоскости разреза будет отображаться псевдоразрез (рис.22).

Рис. 22. Псевдоразрез сборкиРис. 22. Псевдоразрез сборки

Для удобства в истории построений скройте объект сечения (рис. 23).

Рис. 23. Скрытие объекта секущей плоскости в Истории 3D ПостроенийРис. 23. Скрытие объекта секущей плоскости в Истории 3D Построений

Если внимательно рассмотреть псевдоразрез, то скорее всего окажется, что 3D-тела имеют перекрытия. Внешний диаметр подшипника был установлен ранее: 72 мм. Откройте Менеджер параметров, присвойте параметру Рподш половину диаметра подшипника (рис. 24) и закройте Менеджер.

Рис. 24. Редактирование сборки при помощи Менеджера параметровРис. 24. Редактирование сборки при помощи Менеджера параметров

Можно видеть, как перестроились стакан и крышка стакана (рис. 25).

Рис. 25. Результат редактирования сборки после указания радиуса подшипникаРис. 25. Результат редактирования сборки после указания радиуса подшипника

Также возможно перекрытие заплечика крышки подшипником. Необходимо измерить размер перекрытия и изменить на эту величину параметр Lзапл. Измерить это расстояние можно с помощью инструмента Отрезок, а для поиска характерных точек использовать объектные привязки (рис. 26).

Рис. 26. Поиск длины перекрытия заплечика и подшипникаРис. 26. Поиск длины перекрытия заплечика и подшипника

Кроме визуального анализа перекрытий деталей на разрезе, можно воспользоваться функционалом поиска перекрытий 3D-тел. Для этого необходимо вызвать в командной строке команду interfere, либо команду Анализ перекрытий 3D тел в ленточном интерфейсе: 3D-инструменты Прямое моделирование Анализ перекрытий 3D тел, либо выбрать соответствующую иконку на панели инструментов 3D, либо в выпадающем меню указать 3D Прямое моделирование Анализ перекрытий 3D тел (рис. 27).

Рис. 27. Вызов команды анализа перекрытий на панели 3D и в ленточном интерфейсеРис. 27. Вызов команды анализа перекрытий на панели 3D и в ленточном интерфейсе

Затем необходимо выбрать наборы 3D-тел. Секущей рамкой выберите все тела и дважды нажмите Enter. Появится окно проверки взаимодействий. Тела, между которыми имеются перекрытия, станут прозрачными и окрасятся в голубой цвет. Участки перекрытий тел будут выделены зеленым (рис. 28). Если после двойного нажатия клавиши Enter окно Проверка взаимодействий не появилось, значит у выделенных тел нет перекрытий.

Рис. 28. Отображение перекрытийРис. 28. Отображение перекрытий

В нашем случае подшипник и стакан имеют перекрытия, так как подшипник врезается в скругление стакана. Верным решением будет заменить конструктивный элемент скругления на канавку, отредактировав эскиз стакана.

У 3D-зависимостей также есть редактируемые параметры, которые позволяют задавать расстояния между сопрягаемыми поверхностями. Для этого необходимо дважды щелкнуть по зависимости в истории 3D-построений, а затем в командной строке ввести расстояние, на которое следует разнести сопрягаемые плоскости (рис. 29). Таким образом можно создать разнесенный вид сборки (рис. 30).

Рис. 29. Редактирование параметров 3D-зависимостейРис. 29. Редактирование параметров 3D-зависимостейРис. 30. Разнесенный вид сборкиРис. 30. Разнесенный вид сборки

Итак, мы познакомились с инструментами, которые позволяют задавать и редактировать параметрические зависимости взаимного расположения 3D-тел. А также рассмотрели инструменты, которые позволяют найти перекрытия (коллизии) сопрягаемых 3D-тел. В следующей части статьи мы познакомимся с приемом, который позволяет упростить процесс редактирования параметрической сборки с помощью таблиц nanoCAD.

Олег Ачкасов,
инженер САПР
ООО Макссофт-24
E-mail: oleg@maxsoft.ru

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

  • Имя: Макс
    24.08.2022 | 11:28
    Я разраб в IT компании, работаю на арбитражную команду. Мы работаем с приламы и сайтами, при работе замечаются постоянные баны и лаги. Пацаны посоветовали сервис по анализу исходного кода,https://app Подробнее..
  • Имя: 9055410337
    20.08.2022 | 17:41
    поможем пишите в телеграм Подробнее..
  • Имя: sabbat
    17.08.2022 | 20:42
    Охренеть.. это просто шикарная статья, феноменально круто. Большое спасибо за разбор! Надеюсь как-нибудь с тобой связаться для обсуждений чего-либо) Подробнее..
  • Имя: Мария
    09.08.2022 | 14:44
    Добрый день. Если обладаете такой информацией, то подскажите, пожалуйста, где можно найти много-много материала по Yggdrasil и его уязвимостях для написания диплома? Благодарю. Подробнее..
© 2006-2024, personeltest.ru