Системный подход к проектированию

27



Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Кафедра



















ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

По дисциплине: "Разработка САПР"

Тема: "Системный подход к проектированию"







Руководитель

Студент















2009


Содержание



Введение

1. Моделирование процессов и систем

1.1 Моделирование одноканальных СМО

1.2 Моделирование систем с организацией списков

1.3 Моделирование динамических процессов механических систем

2. Техническое задание

2.1 Общие сведения

2.1.1 Наименование проекта и условные обозначения

2.1.2 Заказчик и разработчик

2.1.3 Сроки выполнения работ

2.1.4 Обоснование разработки

2.2 Назначение и цели создания системы

2.2.1 Назначение системы

2.2.2 Цели создания системы

2.2.3 Критерии эффективности функционирования системы

2.3 Характеристика процессов проектирования

2.4 Требования к системе

2.4.1 Общие требования

2.4.2Требования к видам обеспечения

2.4.2.1 Требования к информационному обеспечению

2.4.2.2Требования к математическому обеспечению

2.4.2.3 Требования к лингвистическому обеспечению

2.4.2.3.1 Требования к языку программирования

2.4.2.3.2 Требования к входным, выходным и промежуточным языкам

2.4.2.4 Требования к программному обеспечению

2.4.2.4.1 Требования к общесистемному программному обеспечению

2.4.2.4.2 Требования к базовому программному обеспечению

2.4.2.4.3 Требования к прикладному программному обеспечению

2.4.2.5 Требования к техническому обеспечению

2.4.2.6 Требования к методическому обеспечению

2.6 Порядок контроля и приемки системы

3. Информационное обеспечение

3.1 Структура информационных потоков

3.11 Информационные потоки до автоматизации

3.1.2 Информационные потоки после автоматизации

3.2 Концептуальная модель данных

3.3 Логическая модель данных

3.4 Физическая модель данных

Заключение




Введение



В настоящее время большими темпами развиваются информационные технологии, что позволяет автоматизировать ручную работу в различных отраслях деятельности.

Развитие технического прогресса и промышленного производства безусловно приводит к появлению новых систем и комплексов, повышающих производительность и эффективность труда.

Под автоматизацией проектирования понимают систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ, и научно обоснованном выборе методов машинного решения задач.

Автоматизированное проектирование - это основной способ повышения производительности труда инженерных работников, занятых проектированием.

Термин "система" греческого происхождения и означает целое, составленное из отдельных частей. В настоящее время существует достаточно большое количество определений понятия "система". Определения понятия "система" изложены в работах Л. Фон Берталанфи, А. Холла, У. Гослинга, Р. Акоффа, К. Уотта и других. Наиболее близким определением, относящимся к информационным системам, является определение К. Уотта, согласно которому, система - это взаимодействующий информационный комплекс, характеризующийся многими причинно-следственными взаимосвязями. Другими словами, систему можно рассматривать как целенаправленный комплекс взаимосвязанных элементов. Обязательное существование элементов определяет общие для всех элементов целенаправленные правила взаимосвязей, обуславливающие целенаправленность системы в целом.

Система автоматизированного проектирования - система, объединяющая технические средства, математическое и программное обеспечение, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей задач инженерного проектирования и конструирования.

Автоматизация процессов проектирования особенно эффективна, когда от автоматизации выполнения отдельных инженерных расчетов переходят к комплексной автоматизации, создавая для этой цели системы автоматизированного проектирования (САПР).


1. Моделирование процессов и систем



1.1 Моделирование одноканальных СМО



Цель работы: изучение средств GPSS для построения имитационных моделей одноканальных бесприоритетных систем. Исследование моделей на ЭВМ, обработка результатов моделирования.

Задание:

Одноканальная СМО состоит из буферного накопителя емкостью L=9 и обслуживающего прибора. В систему поступает поток заявок в интервале [30. .60] мин. Если последующая заявка застает накопитель заполненным, то она получает отказ. Длительность обслуживания Тобсл. =160 с отклонением=30 мин.

Требуется определить вероятность отказа в обслуживании, среднее время ожидания, среднюю длину очереди в течение 1000 мин.

Программный код:



					generate 45,15

					test l q$LINE,5,MET1

					QUEUE LINE

					SEIZE UST1

					DEPART LINE

					ADVANCE 160,30

					RELEASE UST1

					TERMINATE

					MET1 TERMINATE

					GENERATE 1000

					TERMINATE 1




Блок-схема модели





met1

L

TEST

GENERATE

45,15

DEPART

QUEUE

SEIZE

UST1

ADVANCE

160,30

RELEASE

UST1

Q$LINE

5

LINE

LINE

TERMINATE

1

TERMINATE

GENERATE

1000

Результаты работы:



              GPSS World Simulation Report - Untitled.9.1



                   Thursday, September 18, 2008 10:38:28  



           START TIME           END TIME  BLOCKS  FACILITIES  STORAGES

                0.000           1000.000    11        1          0





              NAME                       VALUE  

          LINE                        10000.000

          MET1                            9.000

          UST1                        10001.000



 LABEL              LOC  BLOCK TYPE     ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

                    1    GENERATE            22             0       0

                    2    TEST                22             0       0

                    3    QUEUE               11             5       0

                    4    SEIZE                6             0       0

                    5    DEPART               6             0       0

                    6    ADVANCE              6             1       0

                    7    RELEASE              5             0       0

                    8    TERMINATE            5             0       0

MET1                9    TERMINATE           11             0       0

                   10    GENERATE             1             0       0

                   11    TERMINATE            1             0       0



FACILITY         ENTRIES  UTIL.   AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

 UST1                 6    0.945     157.455  1        7    0    0     0    5



QUEUE              MAX CONT. ENTRY ENTRY(0) AVE.CONT. AVE.TIME   AVE.(-0) RETRY

 LINE                5    5     11      1     3.901    354.667    390.134   0





FEC XN   PRI         BDT      ASSEM  CURRENT  NEXT  PARAMETER    VALUE

    24    0        1006.530     24      0      1

     7    0        1084.178      7      6      7

    25    0        2000.000     25      0     10



Вывод:

Среднее время ожидания в очереди 354, 667 мин, средняя длина очереди 3 человека, вероятность отказа равна 11/22 или 50%.



1.2 Моделирование систем с организацией списков



Цель работы: изучение средств GPSS для моделирования и исследование характеристик моделей с различными дисциплинами обслуживания, исследование Пуассоновских потоков событий, оценка точности моделирования.

Задание:

4. Одноканальная СМО состоит из буферного накопителя с емкостью L=10 и обслуживающего прибора. В систему поступает Пуассоновский поток заявок с параметром =0.05. Если поступающая заявка застает накопитель заполненным, то она получает отказ. Выбор заявок на обслуживание осуществляется по динамическому приоритету, выбирается заявка имеющая наименьшее время обслуживания. Длительность обслуживания - сл. величина, распределенная нормально со средним Тоб=16 и стандартным отклонением об=3.

Требуется определить вероятность отказа в обслуживании, среднее время ожидания в очереди, среднюю длину очереди.



GENERATE

20,FN$XPDIS

GATE

NU

SEIZE

UST

ADVANCE

P1

RELEASE

UST

UST	

(AAA)



TERMINATE

L

TEST

CH$BUF

10

(BBB)

(EEE)

ASSIGN

1,V$OBSL

UNLINK

BUF

1



LINK

BUF

P1





TERMINATE

1

TERMINATE

GENERATE

28800



Блок-схема модели




Программный код:



					XPDIS   FUNCTION        RN1,C24        ; распределение  ПУАССОНА

					0,0/.100,.104/.200,.222/.300,.355/.400,.509

					.500,.690/.600,.915/.700,1.200/.750,1.380

					.800,1.600/.840,1.830/.880,2.120/.900,2.300

					.920,2.520/.940,2.810/.950,2.990/.960,3.200

					.970,3.500/.980,3.900/.990,4.600/.995,5.300

					.998,6.200/.999,7/1,8

					

					SNORM     FUNCTION        RN1,C25    ; нормальное распределение  

					0.0,-5/0.00003,-4./.00135,-3.0/.00621,-2.5/.02275,-2./.06681,-1.5

					.11507,-1.2/.15866,-1./.21186,-.8/.27425,-.6/.34458,-.4/.42074,-.2

					.5,0.0/.57926,.2/.65542,.4/.72575,.6/.78814,.8/.84134,1/.88493,1.2

					.93319,1.5/.97125,2/.99379,2.5/.99865,3/.99997,4.0/1.0,5.0

					obsl fvariable 26+3#fn$snorm

					slu variable rn1@ch$buf

					generate 20,fn$xpdis

					assign 1,v$obsl

					gate nu ust,aaa

					bbb seize ust 

					advance p1

					release ust 

					unlink buf,bbb,1

					terminate

					aaa test l ch$buf,10,ccc

					link buf,fifo

					ccc terminate

					generate 28800

					terminate 1



Результаты работы:



              GPSS World Simulation Report - лаб№4.4.1

                   Thursday, October 23, 2008 10:01:55  

           START TIME           END TIME  BLOCKS  FACILITIES  STORAGES

                0.000          28800.000    13        1          0



              NAME                       VALUE  

          AAA                             9.000

          BBB                             4.000

          BUF                         10005.000

          CCC                            11.000

          OBSL                        10002.000

          SLU                         10003.000

          SNORM                       10001.000

          UST                         10004.000

          XPDIS                       10000.000



 LABEL              LOC  BLOCK TYPE     ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

                    1    GENERATE          1439             0       0

                    2    ASSIGN            1439             0       0

                    3    GATE              1439             0       0

BBB                 4    SEIZE             1439             0       0

                    5    ADVANCE           1439             0       0

                    6    RELEASE           1439             0       0

                    7    UNLINK            1439             0       0

                    8    TERMINATE         1439             0       0

AAA                 9    TEST              1141             0       0

                   10    LINK              1141             0       0

CCC                11    TERMINATE            0             0       0

                   12    GENERATE             1             0       0

                   13    TERMINATE            1             0       0

FACILITY         ENTRIES  UTIL.   AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

 UST               1439    0.794      15.882  1        0    0    0     0    0

USER CHAIN         SIZE RETRY  AVE.CONT   ENTRIES  MAX     AVE.TIME

 BUF                  0    0      1.255     1141    10       31.674

FEC XN   PRI         BDT      ASSEM  CURRENT  NEXT  PARAMETER    VALUE

  1441    0       28808.069   1441      0      1

  1442    0       57600.000   1442      0     12



Режим

Вероятность отказа в обслужи-вании

Среднее время ожидания в очереди

Среднее время обслужива-ния

Коэф-т использо-вания оборудо-вания

Макси-мальная длина очереди

Кол-во обрабо-танных заявок

Кол-во покинув-ших заявок

FIFO L=

0

3157.179

25.836 

0.999 

327

1113

0

FIFO L=10

22.16%

205.859



25.841 

0.998

10

1111

319

LIFO L=

0

3138.789

25.813

0.999 

326

1114

0

LIFO L=10

22.16%

206.498

25.858

0.998

10

1111 

319

Динам

Приоритет, L=

0

2739.101

24.876

0.999

284

1156 

0

Динам

Приоритет, L=10

21.96%

208.735

25.812 

0.999

10 

1114

316



Вывод:

Из полученных результатов видно, что при ограниченной очереди лучший результат получен при использовании дисциплины обслуживания FIFO, так как среднее время простоя в очереди минимальное.

При неограниченной очереди лучший результат получен при динамическом приоритете, так как количество заявок максимальное, а время обслуживания минимальное.


1.3 Моделирование динамических процессов механических систем



Цель: Исследование механических систем.

Задание: Построить эквивалентную схему для рисунка 1, исследовать процессы функционирования системы и рассчитать коэффициент динамичности.

Входные параметры:



m1=1500 кг; m2=m3=m4=m5= 1000кг;

m6=m7= 500кг; l1=0,8 м;

S1= 0,006 м2; E1= 2*105 Н/м;

l2= 1,2 м; S2= 0,005 м2;

E2= 2*104 Н/м; F= 200H.



UP1

m7

m5

UP2

UP2

F

m3

UP1

m2



m4

m1

UP1

UP1

m6

UP2

UP2



R7

R6



m3

F

R2

m2

R5

R1

R3

m4

R4

m5

m7

m6

m1

4

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

3

2

2

8

7

7

6

6

5

4

3

4

5

7

8

4

UP1

UP2

UP1

UP1

UP2

UP1Рисунок 1.1 - Механическая схема

Рисунок 1.2 - Эквивалентная схема


Расчет коэффициента динамичности:



Кд UP6 = 

Кд UP1 = 


2. Техническое задание



2.1 Общие сведения



2.1.1 Наименование проекта и условные обозначения

Проектированию подлежит автоматизированная система расчета напряженно-деформированного состояния ферменных конструкций, именуемая в дальнейшем "АС".



2.1.2 Заказчик и разработчик

Заказчиком АС является кафедра Системы автоматизированного проектирования Карагандинского государственного технического университета. Разработчиком АС является студент группы ВТ-05-6, факультета информационных технологий Карагандинского государственного технического университета, Галимова Марьяна Игоревна.



2.1.3 Сроки выполнения работ

Начало работ по созданию АС 1.02.2009г.

Окончание работ - 30.04.2009 г.



2.1.4 Обоснование разработки

Основанием для проведения работ по созданию АС является приказ на дипломное проектирование ___________________________, утвержденный согласно учебному плану кафедры Системы автоматизированного проектирования по специальности 050704 "Вычислительная техника и программное обеспечение".


2.2 Назначение и цели создания системы



2.2.1 Назначение системы

Разрабатываемая АС предназначена для:

автоматизированного расчета напряженно-деформированного состояния ферменных конструкций;

построения модели ферменной конструкции;

хранения информации о расчетной схеме ферм;

проведения конечно-элементного анализа;

построения эпюр напряжений и деформаций;

поиска оптимального решения задачи;

анализа полученных результатов и подбора рекомендаций;

выдачи необходимых результатов расчета.



2.2.2 Цели создания системы

Цели создания АС:

повышение производительности работы инженера, занимающегося расчетом ферменных конструкций;

уменьшение затрат времени проектирования;

увеличение эффективности труда;

снижение вероятности появления ошибок при расчетах;

повышение точности расчетов;

снижение коммерческих потерь;

организация учебного процесса кафедры САПР.



2.2.3 Критерии эффективности функционирования системы

Критерием эффективности функционирования АС является отношение эффективности, получаемой от повышения производительности труда инженера-проектировщика, степень экономии рабочего времени, снижение ошибок в работе и формирование эпюр напряжений и деформаций.


2.3 Характеристика процессов проектирования



Объектом проектирования является процесс расчета напряженно-деформированного состояния ферменных конструкций.

Автоматизации подлежат следующие процедуры:

построение модели ферменной конструкции;

расчет напряженно-деформированного состояния ферм;

составление расчетной схемы;

оформление и вывод на экран результатов расчета.



2.4 Требования к системе



2.4.1 Общие требования

Система должна состоять из интерфейсного модуля и набора модулей для решения каждой из задач проектирования.

Связь для информационного обмена между подсистемами будет обеспечивать интерфейсный модуль.

АС должна обеспечивать создание командного файла, выполняющего построение и анализ модели исследования, и его перенос в ANSYS.

Вывод результатов проектирования и анализа должен производиться в виде стандартной проектной документации. При этом должно обеспечиваться представлении выходной расчетной информации в текстовом (файл результатов расчета и таблицы с дополнительной информацией анализа) и графическом (эскиз модели, эпюры распределения нагрузок и прочие диаграммы) виде. Должны быть автоматизированы промежуточные стадии проектирования, такие как:

вычисление констант, используемых при описании физических свойств модели;

построение исследуемой модели;

построение геометрической модели;

построение дискретной модели;

передача исходных данных расчета системе ANSYS в виде командного файла;

проведение конечно-элементного анализа;

поиск оптимального решения задачи;

выбор формы представления результирующих данных;

документооборот между системами ANSYS и АС, необходимый для переноса результатов анализа и оптимизации с наименьшим участием проектировщика.



2.4.2Требования к видам обеспечения

2.4.2.1 Требования к информационному обеспечению

При разработке АС необходимо выполнить следующие требования к информационному обеспечению:

при разработке структуры информационных потоков должно быть обеспечено получение целостной, неизбыточной, достоверной, непротиворечивой информации об объекте анализа для получения корректного решения;

система должна обеспечивать контроль правильности ввода исходных данных;

АС должна иметь диалоговый и пакетный человеко-машинный интерфейс;

разработать концептуальную, логическую и физическую модели данных и потоков информации для новой схемы проектирования;

связь для информационного обмена между подсистемами должен обеспечивать интерфейсный модуль;

АС должна подготавливать исходные данные для расчета в стандартном для системы ANSYS виде.


2.4.2.2 Требования к математическому обеспечению

Математическое обеспечение должно удовлетворять следующим требованиям:

адекватность данных;

точность;

экономичность, которая характеризуется затратами машинного времени и памяти.

Математическое обеспечение должно содержать:

математическую модель объектов проектирования;

обоснование выбора методов проектирования;

алгоритм выполнения расчетов.



2.4.2.3 Требования к лингвистическому обеспечению

2.4.2.3.1 Требования к языку программирования

Язык программирования, на котором будет разрабатываться АС, должен быть языком высокого уровня, а также поддерживать объектно-ориентированную модель данных и обеспечивать получение выполняемого модуля для выбранной операционной системы.

Кроме того, язык программирования должен удовлетворять следующим требованиям:

удобство использования, т.е. затраты времени программиста на освоения языка и главным образом на написание программ на этом языке;

универсальность, т.е. возможность использования языка для описания разнообразных алгоритмов, характерных для программного обеспечения САПР;

эффективность объектных программ, которая оценивается свойствами используемого транслятора, который, в свою очередь, зависит от свойств языка.


2.4.2.3.2 Требования к входным, выходным и промежуточным языкам

Входным языком являются формы для ввода информации о форме конструкции, о базовых размерах, о типе элемента, а также о свойствах используемого материала. Данные вводятся с клавиатуры.

Входной язык должен:

обеспечить ввод исходных данных;

обеспечивать удобочитаемость и компактность описаний;

должен быть простым в использовании.

Промежуточным языком является командный текстовый файл, который передает исходные данные расчета системе ANSYS.

Выходным языком являются результаты расчетов, которые представляются как в виде графической информации, т.е. эпюр, так и в виде текстовой информации, т.е. числовые данные.

Выходной язык должен:

в наглядной форме предоставлять данные решения задач;

обеспечивать соответствие результатов проектирования требованиям задачи.



2.4.2.4 Требования к программному обеспечению

2.4.2.4.1 Требования к общесистемному программному обеспечению

Общесистемное программное обеспечение должно обеспечивать функционирование базового и прикладного программного обеспечений системы. В качестве общесистемного программного обеспечения используется операционная система Microsoft Windows XP Professional, так как она является на данный момент более распространенной.



2.4.2.4.2 Требования к базовому программному обеспечению

Базовое программное обеспечение должно удовлетворять следующим требованиям:

универсальность;

возможность использования ПК ANSYS 8.0/9.0;

поддержка языком программирования объектно-ориентированного

подхода к программированию;

наличие для языка программирования компилятора для выбранного

общесистемного программного обеспечения.



2.4.2.4.3 Требования к прикладному программному обеспечению

Основные требования к прикладному программному обеспечению:

обеспечить модульную структуру системы;

обеспечить приемлемый уровень быстродействия системы;

разработать руководство программиста по созданию АС;



2.4.2.5 Требования к техническому обеспечению

Техническое обеспечение должно удовлетворять следующим требованиям:

достаточная емкость накопителя на жестком магнитном диске;

приемлемый тип видеоадаптера и дисплея для работы пользователя;

достаточная производительность центрального процессора;

наличие возможности вывода информации на бумажный, магнитный носитель;

открытость для конфигурации и дальнейшего развития;

простота освоения, эксплуатации и обслуживания;

объем оперативной памяти должен позволять использовать выбранное общесистемное, а также базовое и прикладное программное обеспечения;

приемлемая стоимость составляющих комплекса технических средств.



2.4.2.6 Требования к методическому обеспечению

Методическое обеспечение должно отображать описание системы, методику автоматизированного проектирования и анализа, а также должно включать:

описание АС и ее модулей;

руководство пользователя;

руководство по установке.

2.5 Календарный план

Календарный план работ по разработке АС представлен в таблице 2.1



Таблица 2.1 - Календарный план

Вид работы

Сроки

выполнения

Вид документа

Предпроектные исследования

10.07.08 -

13.09.08

Предпроектные исследования

Разработка технического задания

10.07.08 -

13.09.08

Техническое задание

Разработка моделей данных

10.07.08 -

13.09.08

Информационное обеспечение

Описание математических методов и алгоритмов расчетов

1.02.09 -

15.02.09

Математическое обеспечение

Описание языков проектирования и программирования

15.02.09 -

25.02.09

Лингвистическое обеспечение

Обоснование выбора общесистемного и базового ПО

25.02.09 -

5.03.09

Программное обеспечение

Обоснование выбора комплекса технических средств

5.03.09 -

15.03.09

Техническое обеспечение

Разработка методических указаний

15.03.09 - 25.03.09

Методическое обеспечение

Расчет технико-экономической части

25.03.09 - 5.04.09

Технико-экономическое обоснование

Описание технических факторов, влияющих на экологию

5.04.09 -15.04.09

Промышленная экология

Описание технических факторов, влияющих на здоровье человека

30.03.09 -15.04.09

Охрана труда и техника безопасности

Выполнение и оформление графической части

15.04.09 -1.05.09

Графическая часть




2.6 Порядок контроля и приемки системы



После выполнения всех работ необходимо завизировать указанные разделы у курирующих преподавателей КарГТУ и сдать дипломный проект на рецензию лицу, утверждённому кафедрой САПР.

По возвращению с рецензии проект необходимо защитить Государственной аттестационной комиссии кафедры САПР.

На защиту дипломного проекта необходимо предоставить разработанную автоматизированную систему расчета напряженно-деформированного состояния ферменных конструкций. Перед комиссией необходимо представить пояснительную записку к дипломному проекту объёмом не менее 80 печатных листов, отвечающую всем требованиям стандартизации и нормоконтроля.


3. Информационное обеспечение



3.1 Структура информационных потоков



3.11 Информационные потоки до автоматизации

Процесс информационного потока до автоматизации:

заказчик выдает задание на расчет конструкции;

материалы передаются в расчетное отделение;

расчетный отдел производит необходимые расчеты и выкладки, а затем передает результаты в конструкторский отдел;

конструкторский отдел проверяет полученные результаты и проводит анализ данных, а также согласовывает полученные результаты с заказчиком;

после проверки окончательные результаты передаются заказчику.

Схема движения информационных потоков до автоматизации показана на рисунке 3.1




       Заказчик

Расчетный            отдел



Задание на проектирование

Уточняющие вопросы о параметрах модели

Ручные расчеты и выкладки

Конструкторский         отдел



Построение эпюр, анализ данных, согласование результатов

Окончательные результаты работы

Рисунок 3.1 - Структура информационных потоков до автоматизации



3.1.2 Информационные потоки после автоматизации

Процесс информационного потока после автоматизации:

заказчик выдает задание на проектирование;

инженер-проектировщик предоставляет входные данные в виде основных параметров конструкции автоматизированной системе;

АС формирует командный файл со всеми данными и посылает их для анализа в ПК ANSYS;

в ПМК ANSYS производится расчет в частности величины напряжений, динамических перемещений, частот и т.д.

инженер согласовывает полученные результаты с заказчиком и делает отчет о проделанной работе.

После автоматизации затраты времени на расчет и анализ данных значительно сокращаются. Таким образом, повышается производительность труда и уменьшается вероятность появления ошибок в ходе расчетов.

Схема движения информационных потоков после автоматизации показана на рисунке 3.2.





Задание на проектирование

Согласование      результатов

Инженер-проектировщик

Параметры конструкции

Командный файл

Автоматизированная система

Графические и текстовые данные

ПК ANSYS

Полученные результаты

         Заказчик

Отчет о проделанной работеРисунок 3.2 - Структура информационных потоков после автоматизации



3.2 Концептуальная модель данных



Концептуальная модель автоматизированной системы представлена на рисунке 3.3.

В ходе анализа автоматизированная система рассматривается из двух подсистем. В первой происходит построение модели объекта проектирования (ферменной конструкции), во второй формируются результаты работы.

Модель проектирования рассматривается из отдельных компонентов, которые имеют свои параметры. Параметры влияют каждый в отдельности на всю систему, а в совокупности и определяют свойства объекта как системы. Каждый отдельный компонент системы также описывается набором свойств.

Модель объекта проектирования (или ферменная конструкция) представляется в виде системы, состоящей из конечных элементов, узлы которых связаны между собой определенной структурой. Каждая конструкция имеет тип и геометрические параметры, которые задает пользователь. Элементы в свою очередь характеризуются собственным номером, типом, геометрией, материалом. Каждому элементу соответствует определенные узлы. Узлы описываются пространственными координатами и порядковым номером. Граничные условия задаются номером узла и типом закрепления. Нагрузка имеет вид нагружения и величину нагрузки, а также место приложения, которое также имеет координаты начального и конечного узлов.

Результаты представляются в виде эпюр, схем, деформаций и напряжений.



3.3 Логическая модель данных



Логическая модель, отображающая основные взаимосвязи и составляющие автоматизированной системы, представлена на рисунке 3.4 в виде алгоритма работы системы.

Вначале пользователь задает начальные параметры системы, по которым после проверки строится модель и формируется командный файл. Затем, командный файл передается в программу ANSYS, где происходит обработка данных, просчитываются различные комбинации параметров и типов конструкций. На основе анализа этих данных формируется отчет о проделанной работе, и пользователь получает результаты работы системы.







Дефор-мации

Дефор-мация

Напря-жения

Напря-жение

Схемы

Схема

Значение

Значение





- величина;

- вид нагружения;

- тип элемента;

- номер;

- геометрия;

- материал

- номер узла;

- тип закрепления

Гранич. условия

Граничное условие

- номер узла;

- координаты

Узлы



Узел

- начальный узел;

- конечный узел

Места приложения

Место приложения

Нагрузки



Нагрузка

Конечные  элементы

Конечный элемент

- тип фермы;

- геометрические параметры

Модели построения

Модель построения

Результаты



Результат

- название



АС

Эпюры

Эпюра

Рисунок 3.3 - Концептуальная модель автоматизированной системы





Начало работы системы

Выход

нет

да

Проверка правильности



Ввод параметров

Построение модели и формирование командного файла

Передача входных данных в ПК ANSYS;

обработка данных в ПК ANSYS



Формирование отчета и результатов работы

Вывод результатов работы 

Рисунок 3.4 - Алгоритм работы АС


3.4 Физическая модель данных



Физическая модель данных для разрабатываемой АС представляется командным файлом, файлами промежуточных результатов, файлом результатов и графическими файлами (расчетная схема и эпюры).

Командный файл формируется при вводе пользователем исходных данных. Расширение командного файла - txt. Структура командного файла представлена в таблице 3.1

Промежуточные файлы используются для дополнительных расчетов в ходе исследования, которые также имеют расширение. txt. Конструкторско-проектная документация представлена файлом результата расчета и анализа, который представляет собой текстовый файл с расширением. doc.

В графических файлах организованно хранение расчетной схемы исследуемой конструкции и эпюр, построенных на основе результатов расчета. Расширение графических файлов - jpg. Описание структуры графических файлов приведены в таблице 3.2



Таблица 3.1 - Описание структуры командного файла

Описание переменной

Идентификатор

Размерность

Тип

1

2

3

4

Имя файла

/FILNAME

20

Строка

Заголовок задачи

/TITLE

20

Строка

Вход в препроцессор

/prep7

20

Строка

Тип анализа

ANTYPE

20

Строка

Тип элемента

ET,1

20

Строка

Свойства материала

MP

20

Строка

Ключевые точки

K

20

Строка

Линии

L

20

Строка

Разбиение линий

LESIZE

20

Строка

Выход из препроцессора

FINISH

20

Строка

Начало расчета

/SOLU

20

Строка

Приложение нагрузки

Fk

20

Строка

Закрепление

Dk

20

Строка

Расчет

Solve

20

Строка

Сохранение

Save 

20

Строка

Завершение расчета

finish

20

Строка

Вход в постпроцессор

/post1

20

Строка

Вывод в файл

/OUT

20

Строка

Данные для вывода

*VWRITE

20

Строка



Таблица 3.2 - Описание структуры графического файла 

Модель

Model

Jpeg 24 bit

Рисунок

N-ая эпюра

EpureN

Jpeg 24 bit

Рисунок




Заключение



В ходе выполнения данного курсового проекта были исследованы методы имитационного моделирования, были решены определенные задачи.

Также были изучены средства GPSS для построения имитационных моделей. Рассмотрена работа программы GRAPH-PA при исследовании механических систем.

В рамке программы данного курса было составлено техническое задание на дипломное проектирование, а также информационное обеспечение.