- существующие современные пакеты прикладных программ для компьютерного моделирования, их возможности в моделировании процессов металлургического производства;
- методику конечно-элементного моделирования, способы задания граничных и начальных условий при моделировании процессов ОМД;
- сущность метода конечных элементов математический аппарат, используемый для реализации процесса конечно-элементного моделирования;
- методы получения и обработки результатов моделирования;
Студент должен уметь:
- реализовать конечно-элементную модель многопереходного процесса ОМД в современном программном комплексе;
- выявлять и устранять ошибки, возникающие при моделировании;
- получать результаты моделирования в виде: деформированной сетки, графиков, таблиц, гистограмм, векторного поля, изолиний, изоповерхностей, распределения необходимых параметров по сечению объекта, зависимости параметров от времени, анимации, рисунков и видеофайлов.
4 ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Современные методы проектирования и компьютерного моделирования технологических процессов ОМД.
Содержание темы 1: Классификация методов компьютерного проектирования и моделирования технологических процессов ОМД. Краткий обзор развития методов моделирования. Современные пакеты прикладных программ, их особенности, преимущества и недостатки. Применение пакетов прикладных программ в задачах моделирования процессов тепломассообмена и деформации.
Литература к теме 1: [1– 3, 4, 5, 7, 8]
Тема 2. Основные цели, задачи и принципы математического моделирования.
Содержание темы 2: использование методов математического моделирования в металлургическом производстве. Методика математического моделирования. Классификация моделируемых процессов по характеру протекания и физическим законам. Уравнения, описывающие физические процессы. Начальные и граничные условия.
Литература к теме 2: [1– 2, 4, 5, 7, 8]
Тема 3. Применение метода конечных элементов при моделировании процессов ОМД.
Содержание темы 3: Сущность метода конечных элементов. Моделирование процессов обработки металлов давлением и тепломассообмена с помощью метода конечных элементов.
Литература к теме 3: [1– 2, 5]
Тема 4. Структура и интерфейс программного комплекса ANSYS.
Содержание темы 4: Составные части пакета, их назначение. Файловая система. Расположение основных меню и кнопок. Основные команды menu utilities и main menu. Типы баз данных.
Литература к теме 4: [1– 3]
Тема 5. Стадия построения модели (препроцессорной стадия).
Содержание темы 5: Построение начальной области расчета. Графические примитивы, и операции с ними. Типы и свойства конечных элементов, их назначение. Особенности разбиение области расчета на конечные элементы. Определение свойств материала. Создание контактных пар.
Литература к теме 5: [1– 3]
Тема 6. Расчетная стадия (процессорная стадия).
Содержание темы 6: Типы анализов и выбор опций расчета. Определение времени расчета и количества итераций. Определение начальных условий. Способы определения граничных условий. Задание условий в табличном виде. Задание условий из предыдущих расчетов.
Литература к теме 6: [1– 2]
Тема 7. Анализ результатов моделирования (постпроцессорная стадия).
Содержание темы: Открытие базы данных результатов на нужном шага расчета. Получение деформированной сетки модели. Построение полей распределения температуры, перемещений и деформаций. Работа с векторным дисплеем. Определение результатов расчета в необходимом узле модели. Хранение результатов в необходимом виде. Получение истории изменения параметров расчета во времени. Создание анимации.
Литература к теме 7: [1– 2]
5 ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ ПЕРЕД ЭКЗАМЕНОМ
1. Раскрыть классификацию методов моделирования технологических процессов и систем.
2. Привести краткий обзор развития методов моделирования.
3. Привести классификацию программ компьютерного проектирования и моделирования.
4. Описать программу AutoCAD, ее особенности, преимущества и недостатки.
5. Описать программу Компас-3D, ее особенности, преимущества и недостатки.
6. Описать программу SolidWorks, ее особенности, преимущества и недостатки.
7. Описать программу ANSYS, ее особенности, преимущества и недостатки.
8. Описать программу LS-DYNA, ее особенности, преимущества и недостатки.
9. Описать программу ABAQUS, ее особенности, преимущества и недостатки.
10. Описать программу DEFORM-3D, ее особенности, преимущества и недостатки.
11. Раскрыть основные цели, задачи и принципы математического моделирования.
12. Описать возможности использования методов математического моделирования в металлургическом производстве.
13. Привести методику математического моделирования. Привести классификацию моделируемых процессов по характеру протекания и физическим законам.
14. Раскрыть понятие начальных и граничных условий.
15. Раскрыть сущность метода конечных элементов.
16. Привести составные части пакета ANSYS, и их назначение.
17. Привести типы файлов, которые используются в пакете ANSYS.
18. Привести основные меню и кнопки пакета ANSYS.
19. Привести основные команды menu utilities и main menu. Привести составные части пакета ANSYS, и их назначение.
20. Привести основные типы конечных элементов для прочностных расчетов.
21. Привести основные типы конечных элементов для тепловых расчетов.
22. Описать операции построения графических примитивов - ключевых точек в пакете ANSYS.
23. Описать операции построения графических примитивов - линий в пакете ANSYS.
24. Описать операции построения графических примитивов - прямо-и многоугольников в пакете ANSYS.
25. Описать операции построения графических примитивов - кругов, и секторов в пакете ANSYS.
26. Описать операции построения графических примитивов - закруглений в пакете ANSYS.
27. Описать операции построения графических примитивов - призмы и цилиндры в пакете ANSYS.
28. Описать операции булевой алгебры в пакете ANSYS.
29. Описать операцию определения свойств материала в пакете ANSYS.
30. Описать операцию создания контактных пар в пакете ANSYS.
31. Описать операцию определения типа анализа и выбора опций расчета в пакете ANSYS.
32. Описать операцию определения времени расчета и количества итераций в пакете ANSYS.
33. Описать операцию определения начальных условий в пакете ANSYS.
34. Описать операцию определения граничных условий для процессов деформации в пакете ANSYS.
35. Описать операцию определения граничных условий для процессов тепло массообмена в пакете ANSYS.
36. Описать операцию определения граничных условий в табличном виде в пакете ANSYS.
37. Описать операцию запуска задачи на расчет в пакете ANSYS.
Описать операцию открытия базы данных результатов на нужном шаге расчета в пакете ANSYS.
38. Описать операцию получения деформированной сетки модели в пакете ANSYS.
39. Описать операцию построения полей распределения температуры, перемещений и деформаций в пакете ANSYS.
40. Описать операцию определения результатов расчета в необходимом узле модели в пакете ANSYS.
41. Описать операцию хранения результатов расчетов в табличном и графическом виде в пакете ANSYS.
42. Описать операцию получения истории изменения параметров расчета во времени в пакете ANSYS.
43. Описать операцию создания анимации в пакете ANSYS.
6 СПИСОК ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Основная:
1. Чигарев А. В. ANSYS для инженеров / А. В. Чигарев, А. С. Кравчук, А. Ф. Смалюк. -М.: Машиностроение, 2004. -514 с.
2. Рыбин Ю.И., Рудской А.И., Золотов А.М. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением [Электронный ресурс]. – 7 Мб. – СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. – 644с. – 1 файл. - Систем. требования: Acrobat Reader.
3. Боровик П.В. Новые подходы к математическому моделированию технологических процессов обработки давлением: Монография [Электронный ресурс] / П.В. Боровик, Д. А. Усатюк. – 5 Мб. – Алчевск: ДонДТУ, 2011. – 299 с. – 1 файл. - Систем. требования: Acrobat Reader.
Дополнительная:
4. Прудковский Б.А. Зачем металлургу математические модели? [Электронный ресурс] / Отв. ред. П.И. Полухин. Изд. 3-е. - 7 Мб. - М.: Издательство ЛКИ, 2010. – 200 с. – 1 файл. – формат.djvu. Систем. требования: STDU Viewer.
5. Кравчук А.С. Электронная библиотека механики и физики. Лекции по ANSYS с примерами решения задач [Электронный ресурс] / А.С. Кравчук, А.Ф. Смалюк, А.И. Кравчук. – Минск: БГУ, 2013. – 581с. – 5 файлов. - Систем. требования: Acrobat Reader.
Internet-ресурсы
6. Инжиниринговая компания ТЕСИС (программные комплексы и измерительные системы: описание, опыт применения и др.). https://tesis.com.ru/ (дата обращения 24.05.2017).
7. Сайт КАДФЕМ - ведущего и крупнейшего на российском рынке дистрибьютора систем инженерного анализа, а также центр компетенции ANSYS. https://www.cadfem-cis.ru/ (дата обращения 24.05.2017)
8. Журнал «САПР и Графика». https://sapr.ru/ (дата обращения 24.05.2017).
9. НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА «КИБЕРЛЕНИНКА». https://cyberleninka.ru/?gclid=CjwKEAjwpqq6BRC99aKUkaSjuDsSJAC0pNTV37i20J7KBDxZ7QsDcD3LcrkKbq7AipaSHaJTe1vpBRoCXOnw_wcB (дата обращения 24.05.2017).
Периодические издания:
· Известия вузов. Черная металлургия (1958 – 2014).
· Металлургическая и горнорудная промышленность (1999-2014).
· Сталь (1943-2014).
· Теория и практика металлургии (2005-2014).
· Металлургические процессы и оборудование (2005-2014).
· Кузнечно-штамповочное производство (2004-2014).
· Металлург (1956-1993, 1995-2011)
· Производство проката (2004-2014).