Виды сапр

На этапе термогазодинамического проектирования двигателя и его узлов, согласования с системой управления и летательным аппаратом, в отечественных ОКБ чаще используются программные комплексы собственной разработки. Например, такие как ОГРА (общий газодинамический расчет, АО «Рыбинские моторы»). Широко пользуются и универсальные системы, например, программные комплексы ГРАД, DVIG. Зарубежные системы такого рода GASTURB, GECAT, Java Gas Turbine Simulator (JGTS).

В последние годы получили широкое распространение универсальные CAD/CAM/CAE-системы, которые предназначены для комплексной автоматизации процессов проектирования, конструирования и производства продукции машиностроения. Их классификация перечислена на рис. 3.1.

В них фактически объединены три системы разного назначения, разработанные на единой базе, аббревиатуры которых расшифровываются следующим образом:

CAD - Computer Aided Design - компьютерная поддержка кон­струирования,

САМ - Computer Aided Manufacturing - компьютерная поддерж­ка производства,

САЕ - Computer Aided Engineering - компьютерная поддержка инженерного анализа.

Для организации параллельного проектирования - коллективной работы специалистов различного профиля с моделью (полным элек­тронным описанием) двигателя часто используется среда PDM (Product Data Management - управление данными проекта). Обязательно наличие системы поддержки принятия решений (СППР), без которой трудно избежать ошибок во время принятия особо ответственных решений. Все это дает новое качество - проектирование и изготовление превращается в виртуальную технологию изготовления электронного макета двигателя.

В основе графических систем лежат трехмерные геометрические моделировщики, а также сервис, соответствующий функциональному назначению. Ядром такого ПО являются графические редакторы, реализующие модели и методы трехмерного (3D) геометрического моделирования и плоского (2D) черчения. Известны четыре программы для графического ядра системы: ACIS (Spatial Technology), Сoncept Modeller (Wisdom), ParaSolid - США и Design Base - Япония, реализующие твердотельную вариационную геометрию при создании геометрических моделей. На них базируются все известные CAD-системы.

Окружение такого ядра представлено большим числом программ, относящихся либо к инструментальным средствам генерации конкретных версий, либо к интерфейсу с другими частями. Основу этих программ составляет набор графических примитивов и операций плоской графики. Обычно в набор примитивов (базовых элементов синтеза изображений) входят отрезок прямой, ломаная линия, полилиния, плавная линия, сплайн, дуга, окружность, эллипс, прямоугольник, многоугольник, ломаный контур, штриховка, "заливка", элементы простановки размеров и оформления чертежей. В число операций входят: перенос (сдвиг), поворот, масштабирование, (копирование, мультиплицирование, зеркальное отображение, построение касательных, обрезка, добавление и удаление узлов, изменение цвета и типа линий. Некомфортные операции представлены построением скруглений, фасок, эквидистант, деформацией изобра­жений.

В большинстве систем применяются и более сложные операции. Среди них аппликация, т.е. возможность наложения одного графиче­ского элемента (прозрачного или непрозрачного) на другой, в том числе автоматическое удаление и восстановление скрытых линий. Выполнение метрических расчетов (различных моментов инерции, площадей, координат центра тяжести) для плоских сечений и (объе­ма, площадей поверхности, координат центра тяжести) для простран­ственных элементов. Применяются три типа моделей трехмерной графики (каркасные, поверхностные, твердотельные) с разными спо­собами их построения (кинематическое движение, построение по секциям). Для них используются следующие операции трехмерного моделирования: булевы операции для синтеза моделей из типовых геометрических фрагментов (ТГФ), нахождение линий пересечения, создание фактуры поверхности, получение проекций и сечений. В не­которых системах уже обходятся без булевой алгебры, а применяют другие методы, имитирующие процесс изготовления детали.

В лучших системах имеется язык расширения. Это может быть оригинальный язык либо надстройка над известным алгоритмиче­ским языком. Он позволяет быстро и просто разрабатывать приложе­ния к системе. Пользовательский интерфейс направлен на быстрое освоение и удобную эксплуатацию системы, что обеспечивается при­менением пиктограмм, иерархических меню, многооконностью, наличием необходимых подсказок. Важной характеристикой графиче­ских систем является относительное быстродействие. Оно оценивает­ся сравнением скоростей регенерации изображений в данной системе и в какой-либо широко распространенной системе.

Предусматривается возможность обмена данными с другими системами, которая реализуется использованием стандартных форма­тов, таких как DXF, IGES (для файлов в векторной форме), PCX, TIF, PIC (для файлов в растровой форме). Наиболее общий и современный стандарт PDES/STEP. При наличии САМ системы обеспечивается выход на оборудование с числовым программным управлением, имеющее до пяти координат обработки, для которого необходимо наличие соответствующих драйверов.

Требования к вычислительным ресурсам и составу периферий­ных устройств зависят от системы и от сложности создаваемого изделия. Для большинства систем необходимы рабочие станции. Некото­рым достаточно и современных персональных компьютеров. Они должны быть объединены в локальную сеть преимущественно типа «клиент-сервер», которая обеспечивает применение систем распределимых вычислений и рациональное использование имеющегося сервера, терминалов и линий передачи данных. Необходимо иметь выход в Интернет. Требуемое быстродействие ЭВМ определяется в основном процедурами трехмерного моделирования.

Необходим цветной дисплей с высокой разрешающей способностью и достаточным размером экрана (не менее 22 дюймов). Обязателен хороший принтер, лазерный или струйный, плоттер для вывода чертежной документации нужного формата, сканер и диджитайзер.

В зависимости от функциональных возможностей, набора моду­лей и структурной организации CAD/CAM/CAE-системы можно ус­ловно разделить на три группы: "легкие" (низкий уровень), "тяжелые" (средний уровень) и "полномасштабные" (высокий уровень) системы, как показано на рис. 3.2.

В тяжелых системах выполнение чертежа начинается сразу с построения трехмерной геометрической модели. На экране дисплея она изображается в виде аксонометрического чертежа. В случае не­обходимости из него в дальнейшем можно получить проекции объек­та на координатные плоскости и чертеж в ортогональных проекциях, но такая необходимость возникает только при не автоматизирован­ном производстве.

В легких системах чертежи изготавливаются в обратном поряд­ке. Сначала выполняется плоский чертеж, как правило, в ортогональ­ных проекциях, а затем по нему выполняются в автоматизированном режиме пространственный чертеж и геометрическая модель. Используются они в основном для вспомогательных целей или для частич­ной автоматизации процесса проектирования.

Полномасштабные системы - это тоже тяжелые системы, но до­полненные средствами ведения проекта, т. е. они дополнительно имеют специализированный банк данных, в котором хранятся все чертежи данного проекта, и систему управления процессом проекти­рования.

Можно утверждать, что в будущем для автоматизированного проектирования преимущественно будут использоваться "тяжелые" системы, поскольку они значительно снижают трудоемкость проектирования и конструирования. Главное преимущество легких систем заключается в их более низкой стоимости, поэтому они будут приме­няться еще длительное время параллельно с тяжелыми системами для экономии средств.