Программы автоматизированного проектирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Базовые средства автоматизированного проектирования

AutoCAD (англ. Computer-Aided Design) -- 2- и 3-мерная система автоматизированного проектирования и черчения, разработанная компанией Autodesk.. Является наиболее распространённой САПР в мире благодаря средствам черчения.

В области двумерного проектирования AutoCAD по-прежнему позволяет использовать элементарные графические примитивы для получения более сложных объектов. Кроме того, программа предоставляет весьма обширные возможности работы со слоями. Использование механизма внешних ссылок (XRef) позволяет разбивать чертеж на составные файлы, за которые ответственны различные разработчики, а динамические блоки расширяют возможности автоматизации 2D-проектирования обычным пользователем без использования программирования. Начиная с версии 2010 в AutoCAD реализована поддержка двумерного параметрического черчения.

Динамические блоки -- двуxмерные параметрические объекты, обладающие настраиваемым набором свойств. Динамические блоки предоставляют возможность сохранения в одном блоке (наборе графических примитивов) нескольких геометрических реализаций, отличающихся друг от друга размером, взаимным расположением частей блока, видимостью отдельных элементов и т. п. С помощью динамических блоков можно сократить библиотеки стандартных элементов (один динамический блок заменяет несколько обычных). Также, активное использование динамических блоков в ряде случаев позволяет значительно ускорить выпуск рабочей документации.

Трехмерные возможности AutoCAD уступают практически всем именитым конкурентам, и даже другим брендам компании Autodesk (Inventor, Revit). Чтобы завуалировать недостатки трехмерного проектирования компания Autodesk добавила слово "AutoCAD" в имена других платформ (Revit и Inventor).

КОМПАС-СПДС может быть полезен тем проектным организациям, которые хотят повысить качество выпускаемой документации и при этом избежать значительных затрат.
Основная задача, решаемая системой КОМПАС-СПДС -- создание рабочей документации (чертежи, схемы, расчетно-пояснительные записки). Инструменты системы четко ориентированы на нормативы, регламентирующие оформление строительных чертежей.

Комплекс решаемых задач:

быстрый выпуск проектной и рабочей документации; создание фрагментов (узлов строительных конструкций); создание расчетно-пояснительных записок, технических требований и прочих инженерных текстовых документов; оперативная проверка документов.

Из чего состоит КОМПАС-СПДС?

Чертежно-графический редактор; Инженерный текстовый редактор; Библиотека СПДС-Обозначений; Каталог СПДС (КОМПАС-Объект); Проверка документа; Прикладная библиотека.

Для пользователей, которые переходят на эту систему из других графических систем, создан специальный профиль. Его применение адаптирует интерфейс КОМПАС-СПДС под стандарты, наиболее привычные пользователям других CAD-систем. КОМПАС-СПДС использует форматы файлов КОМПАС-3D: CDW, FRW, KDW. При этом он отлично понимает (читает и записывает) форматы DXF/DWG. АСКОН, как и многие разработчики САПР, является членом Open Design Alliance (OpenDWG).

Инженерный текстовый редактор является частью системы. Задействован в чертеже при работе с текстом. Позволяет создавать инженерные текстовые документы с оформлением по ГОСТ. Проверяет орфографию на разных языках.

2. 

2. Программные средства для оформления чертежей

СПДС GraphiCS - приложение к AutoCAD, Autodesk Architectural Desktop, AutoCAD Architecture, предназначенное для разработки проектно-технической документации в строгом соответствии с требованиями СПДС.

Основные особенности:

Работает в среде AutoCAD 2004-2009, Autodesk Architectural Desktop 2004-2007, AutoCAD Architecture 2008-2009; обладает простым интуитивным интерфейсом; строго соответствует требованиям СПДС; выполняет самые рутинные операции по оформлению чертежей и созданию таблиц; предоставляет возможности управления параметрическими объектами; позволяет формировать спецификации и отчеты на основе данных чертежа; обеспечивает единый стандарт выпускаемой документации

3. Программные средства для проектирования промышленных объектов

PLANT-4D - это система автоматизированного проектирования объектов нефтяной, нефтехимической, газовой, химической, пищевой, целлюлозно-бумажной, фармацевтической промышленности, объектов топливно-энергетического комплекса, коммунального хозяйства, специального назначения, судов различного назначения, металлургических комбинатов и других объектов с разветвленной сетью трубопроводов.

PLANT-4D -- комплексная система трехмерного проектирования промышленных объектов, которая позволяет работать в единой среде проектировщикам разных специальностей и предоставляет им возможность в любой момент увидеть полную картину проекта со всеми смежными частями.

Используемый набор инструментов и модулей позволяет говорить о PLANT-4D как об одной из наиболее полнофункциональных комплексных систем проектирования.

Трехмерная и информационная модели PLANT-4D содержат всю необходимую информацию об оборудовании, трубопроводах со всей арматурой и деталями, системах отопления, вентиляции, пожаротушения, газоснабжения, водоснабжения и канализации, кабельных конструкциях, трассах, каналах, электротехническом и прочем оборудовании, а также о площадках обслуживания, лестницах и стремянках, металлопрокате, строительных конструкциях стен, перекрытий, фундаментов и прочих компонентах модели (столы, стулья и т.п.).

PLANT-4D является первой и, по-видимому, единственной комплексной системой проектирования промышленных объектов, которая прошла сертификацию на соответствие российским нормам и стандартам.

PLANT-4D значительно сокращает сроки проектирования.

PLANT-4D снижает количество ошибок (неувязок) проекта.

PLANT-4D позволяет многократно использовать данные уже реализованных проектов.

PLANT-4D сокращает расходы на строительство и эксплуатацию объекта.

PLANT-4D имеет модульную структуру, что позволяет с максимальной эффективностью использовать его в различных отраслях промышленности.

4. Программные средства для инженерных расчетов, анализа и определения параметров веществ

Mathcad - программное средство, среда для выполнения на компьютере разнообразных математических и технических расчетов, снабженная простым в освоении и в работе графическим интерфейсом, которая предоставляет пользователю инструменты для работы с формулами, числами, графиками и текстами. В среде Mathcad доступны более сотни операторов и логических функций, предназначенных для численного и символьного решения математических задач различной сложности

Основное отличие Mathcad от аналогичных программ -- это графический, а не текстовый режим ввода выражений. Для набора команд, функций, формул можно использовать как клавиатуру, так и кнопки на многочисленных специальных панелях инструментов. В любом случае -- формулы будут иметь привычный, аналогичный книжному, вид. То есть особой подготовки для набора формул не нужно. Вычисления с введенными формулами осуществляются по желанию пользователя или мгновенно, одновременно с набором, либо по команде. Обычные формулы вычисляются слева направо и сверху вниз (подобно чтению текста). Любые переменные, формулы, параметры можно изменять, наблюдая соответствующие изменения результата. Это дает возможность организации действительности интерактивных вычислительных документов.

Microsoft Excel

Microsoft Excel (также иногда называется Microsoft Office Excel) -- программа для работы с электронными таблицами, созданная корпорацией Microsoft для Microsoft Windows, Windows NT и Mac OS. Она предоставляет возможности экономико-статистических расчетов, графические инструменты и язык макро-программирования VBA (Visual Basic для приложений). Microsoft Excel входит в состав Microsoft Office и на сегодняшний день Excel является одним из наиболее популярных приложений в мире.

Область применения Microsoft Excel:

Все распространенные табличные процессоры позволяют:

1. работать с трехмерными таблицами, каждая из которых представляет собой поименованную совокупность двумерных таблиц;

2. строить диаграммы по данным из различных таблиц;

3. автоматически заполнять табличные ячейки числовыми или иными последовательностями (дни недели, месяцы, годы и т. д.), в том числе и заданными пользователями;

4. работать с внешними базами данных;

5. использовать большое число встроенных функций, позволяющих при проектировании таблиц выполнять финансовые, математические, статистические и другие расчеты;

6. решать нелинейные уравнения и оптимизационные задачи итерационными методами;

7. применять разнообразные средства управления атрибутами текста (шрифт, высота букв, начертание, направление, цвет, выравнивание и т.д.);

8. вычислять значения элементов таблиц по заданным формулам;

9. использовать языки программирования для реализации нестандартных функций;

10. использовать систему работы с картами, позволяющую проводить региональный анализ экономических, демографических и прочих данных и представлять их в удобном для восприятия виде;

11. защищать данные от неквалифицированного пользователя или несанкционированного доступа.

WaterSteamPro

WaterSteamPro:

- это набор программ для вычисления свойств воды и водяного пара;

- это более 100 функций для вычислений свойств воды и водяного пара в широком диапазоне параметров состояния: от 0 до 100 МПа и от 0,01 до 1215,15°C.

Возможности

WaterSteamPro - это функции, созданные на основе функций Международной Ассоциации по Свойствам Воды и Пара МАСВП - International Association for Properties of Water and Steam (IAPWS). Теплофизические свойства рассчитываются по Формуляции 1997 года, а остальные - по их собственным формуляциям.

В WaterSteamPro поддерживаются основные технологии Windows: Win32 dll и ActiveX. Во всех программах, которые поддерживают данные технологии можно использовать функции WaterSteamPro (Excel, Mathcad и др.).

5. Программные средства для анализа и обработки результатов экспериментов и проведения научных исследований

ANSYS Multiphysics - Наиболее полная комплектация расчетного комплекса, включающая в себя все возможные физические дисциплины (прочность и тепло), а также электромагнитный анализ, модуль Emag (магнитостатика, электростатика, электропроводность, низкочастотный гармонический анализ, высокочастотный анализ) и гидрогазодинамику, модуль CFX-Flo (стационарная и нестационарная, сжимаемые и несжимаемые, ламинарные и турбулентные потоки; естественная и вынужденная конвекция, сопряженный теплоперенос; вязкие и многокомпонентные течения; фильтрация).

Содержит в своей структуре Геометрический моделировщик, предназначенный для создания геометрических моделей с помощью графических примитивов, операций с ними и их параметрического описания. Построение твердотельной модели возможно с помощью комбинации двух вариантов: при помощи булевых операций набора готовых примитивов или при помощи последовательного иерархического построения, начиная с опорных точек, затем - линий, сплайнов и далее - до твердого тела. Наличие этих вариантов построения дает гибкие возможности для быстрого создания сложных моделей. Поддерживается двусторонний обмен данных посредством импорта моделей с большинством CAD-систем, включая UG, Pro/E, а также чтение нейтральных геометрических форматов IGES, SAT, STEP и др.

Конечные элементы сопряженного решения междисциплинарной задачи.

В случае сопряженного анализа пользователь может решать задачи междисциплинарного взаимодействия путем создания одной конечно-элементной модели с соответствующим набором атрибутов взаимодействия областей физики в рамках одного типа элемента. Решение такой задачи упрощает моделирование междисциплинарной задачи, позволяя выполнять основные этапы одной расчетной модели (создание, решение и постпроцессинга) для широкого набора задач междисциплинарного взаимодействия..

Междисциплинарные задачи с алгоритмом последовательного связывания физических полей

Последовательное объединение разных областей физики позволяет решать задачи междисциплинарного взаимодействия при помощи автоматических инструментов сопряжения среды ANSYS Workbench. Эти инструменты позволяют объединить множество моделей, созданных для одной области физики, в единый процесс моделирования. ANSYS Workbench поддерживает последовательные решения при однонаправленном и двунаправленном взаимодействии. Примеры таких задач: анализ термоупругого напряженно-деформированного состояния, анализ микроволнового нагрева и анализ взаимодействия текучей среды и конструкции.

Основные особенности при решении задач с последовательным сопряжением.

автоматическое распределение нагрузки между расчетными системами; расчет однонаправленного и возможного воздействия; поддержка разнородных сеток между физическими моделями; возможность организации взаимодействия между специалистами; расширенные возможности для анализа взаимодействия текучей среды и конструкции.

Преимущества, доступные при использовании программных продуктов ANSYS для выполнения междисциплинарных расчетов.

Компания ANSYS является мировым лидером в области компьютерного инженерного моделирования и разрабатывает лучшие решения для выполнения междисциплинарного анализа, которые позволяют выполнять высокоточные расчеты и решать сложные современные исследовательские и конструкторские задачи. ANSYS предлагает набор программных продуктов, включающих в себя инструменты для решения сложнейших задач междисциплинарного взаимодействия:

передовая технология решателя для всех областей физики;

механика деформируемого твердого тела, теплоперенос, гидродинамика, электромагнетизм;

унифицированная среда моделирования для междисциплинарных расчетов;

полностью параметризированный междисциплинарный анализ;

лучшая в мире поддержка и услуги компании ANSYS.

LabVIEW

Среда программирования LabVIEW фирмы National Instruments --это мощное и удобное средство программирования, которое широко используется для автоматизации и управления различными технологическими процессам в промышленности и в научных исследованиях.

В основе программирования в LabVIEW лежит понятие Виртуальных приборов (Virtual Instruments, VI). Любая программа представляет собой такой виртуальный прибор -- имеется «лицевая панель» (Front Panel) и «схема» (Block Diagram). На лицевой панели, располагаются элементы управления программой -- кнопки, графики, выключатели и тому подобное. Блок-схема -- это, по сути, и есть сама программа. При написании (а вернее создании, потому что писать приходится не так уж и много) программы используется такое понятие, как «поток данных» (Data Flow). Суть его в том, что все элементы программы (которые представлены графически) связываются между собой связями (проводами, нитками) по которым и происходит передача данных, как описано на картинке:

Цифрами обозначены:

1. Точки, элементы программы (Nodes)

2. Терминалы индикаторов (Indicator Terminals)

3. Связи (Wires)

4. Терминалы управляющих элементов (Control Terminals)

Итак, в LabVIEW вы создаете пользовательский интерфейс (лицевую панель), с управляющими элементами и индикаторами. Управляющие элементы -- это тумблеры, кнопки, поля ввода и прочие устройства ввода. Индикаторы -- это графики, шкалы, лампочки, текстовые поля и тому подобное. После создания пользовательского интерфейса, вы добавляете программный код, который управляет объектами на лицевой панели. Этот код содержится в схеме (block diagram). Этот код чем-то напоминает собой блок-схему, хотя отличий много.

Используя LabVIEW, можно создавать приложения для тестирования и измерений, сбора данных, управления различными внешними устройствами, генерации отчетов. Так же можно создать независимые исполняемые файлы и библиотеки функций, такие как DLL, так как LabVIEW -- это полноценный 32-битный компилятор.



6. Программные средства для проектирования и расчета внутренних и наружных инженерных сетей. Средства для проектирования - MagiCAD

MagiCAD - это современное программное средство для трехмерного проектирования систем инженерного обеспечения зданий. Производителем данного программного продукта является финская компания Progman Oy.

В современных условиях работа проектной организации практически невозможна без использования графических пакетов. Чаще всего проектировщики используют систему AutoCAD для оформления проектной и рабочей документации. Но возрастающая конкуренция, требующая сокращения сроков выполнения проектов при одновременном повышении их качества, требует от проектировщиков применения систем САПР более высокого уровня. Именно такой системой является пакет MagiCAD.

MagiCAD использует среду AutoCAD в качестве графической платформы. Получив двухмерные планы или трехмерную модель сооружения, проектировщик может начертить трехмерную систему трубопровода по заданным размерам и разместить оборудование. При этом он имеет возможность использовать базовые команды AutoCAD. Если необходимо изменить диаметр трубопровода или добавить/удалить изоляцию, в соответствии с этими требованиями выбираются компоненты и изменяются их свойства. MagiCAD позволяет создавать разрезы и сечения, проверять готовые трубопроводы и оборудование на пересечения как между собой, так и с архитектурными составляющими здания.

MagiCAD включает в себя расчеты систем трубопроводов: суммирование расходов, подбор диаметров трубопроводов по заданным критериям, балансировку системы, расчет шумовых характеристик. Результаты расчетов и спецификации компонентов модели могут быть выведены в файл Excel для формирования пояснительной записки.

Возможности и преимущества MagiCAD:

черчение систем воздуховодов, теплоснабжения, водоснабжения, канализационных систем;черчение с расчетом системы и без него; переключение с традиционного 2D-режима на 3D; наличие режима Active2D, позволяющего легко читать чертеж с любой точки обзора;наличие функции "Мастер маршрута", упрощающей и ускоряющей процесс черчения, и функции "Найти и заменить", используемой, в частности, для замены оборудования; возможность моделирования пользователем типов трубопроводов и изоляции; возможность форматирования текста: изменение стиля, трансформация текста (растянуть/повернуть, масштабирование), автоматическое обновление; использование базовых команд AutoCAD: удалить, копировать, копировать через буфер обмена и так далее; редактирование названий слоев; черчение поперечного разреза непосредственно с рабочего чертежа; расчет в соответствии с интенсивностью расхода и потерями давления; балансировка: предупреждения о превышении давления на регулировочных вентилях; вычисление потерь давления и уровня шумов; исследование уровней шума маршрута; наличие базы данных изготовителей оборудования (более 10000 элементов) и специальных средств для создания оборудования пользователем; проверка на пересечения (в том числе с кабельными коробками и внешними чертежами/ссылками); создание спецификаций; наличие функции MagiCAD Export, позволяющей выводить данные для отдельного оборудования, и функции MagiCAD Export, используемой, в частности, для пересылки информации в приложения по оценке стоимости.

7. Средства для проектирования - АРС-ПС

АРС-ПС -- модульный расчетный комплекс для выполнения строительных сантехнических расчетов.

Программа для сантехнических расчетов АРС-ПС

Проектирование внутренних сантехнических коммуникаций - один из основных разделов проектирования зданий и сооружений. Помимо объемно-планировочных решений, расчетов на прочность и устойчивость строительных конструкций, нужно обеспечить комфортные условия пребывания человека в помещении и соблюсти необходимые гигиенические нормы. Другими словами, необходимо запроектировать системы отопления и вентиляции, водопровода и канализации, а также подвести к зданиям и сооружениям достаточное количество воды и тепла. К наиболее трудоемким процессам этого этапа относится создание расчетной части проекта: требуется не только произвести точные вычисления всех теплогидравлических, аэродинамических и акустических параметров, но и обеспечить строгое соответствие российским стандартам тепло-водопотребления.. Комплекс состоит из одиннадцати расчетных модулей, которые могут поддерживать между собой логическую связь (например, передавать результаты расчета теплопотерь в задачу тепло-гидравлического расчета системы отопления) либо работать автономно. Структурированные меню обеспечивают быстрый и удобный ввод и поиск всей необходимой информации. База данных практически полностью открыта для пополнения и редактирования. Теперь остановимся чуть подробнее на основных функциональных возможностях модулей АРС-ПС.

Отопление. Модуль позволяет производить расчет любой системы отопления. При этом рассчитываются гидравлические и тепловые характеристики системы, параметры термостатов и балансировки, подбираются диаметры трубопроводов, типоразмеры отопительных приборов и арматуры, осуществляется контроль акустических характеристик на термостатах. Средствами модуля возможен и расчет систем тепло-холодоснабжения.

Вентиляция. Модуль обеспечивает полный аэродинамический и акустический расчет систем вентиляции, аспирации и кондиционирования, а также подбор вентиляционного оборудования (вентиляторов, калориферов, воздухораспределителей и т.д.).

При акустическом расчете можно вычислить уровень шума как на каждом участке вентиляционной системы, так и в определенной точке внутри помещения.

Теплопотери здания. Выполняется расчет основных потерь тепла и потерь на инфильтрацию наружного воздуха; автоматически формируется энергетический паспорт здания.

Водоснабжение. Модуль обеспечивает выполнение тепло-гидравлического расчета систем холодного и горячего водоснабжения - при этом производится подбор диаметров трубопроводов и типоразмеров арматуры, вычисляются расходы воды и вероятностные характеристики.

Тепловые сети. Работа этого модуля возможна в двух режимах: "Эксплуатация" и "Расчет". Выбрав режим "Эксплуатация", пользователь описывает все характеристики элементов тепловой сети (тепловые пункты, котельные, потребители, трубопроводы и т.д.) и получает возможность проверить ее работу в различных условиях. Режим "Расчет"предназначен для выполнения проектного тепло-гидравлического расчета тепловой сети. В этом же модуле производится расчет тепловых пунктов.

Трубопроводы. Производится гидравлический расчет водяных и газовых наружных сетей (с возможностью увязки кольцевых сетей).

Температурное поле. Модуль выполняет расчет "мостиков холода" в сложных строительных конструкциях. Возможно решение как стационарной, так и нестационарной задачи.

Газоснабжение. Осуществляется расчет расходов для систем внутреннего бытового газоснабжения зданий, а также производится выбор диаметров труб и трубопроводной арматуры. В текущей версии рассматривается только тупиковая сеть при работе в режиме нагнетания.

Паро/конденсатопроводы. Модуль обеспечивает расчет расходов пара с подбором диаметров трубопроводов и типоразмеров арматуры. На входе - сухой или насыщенный водяной пар давлением от 1,1 до 16 атмосфер.

Объемы и спецификации. На основании расчетов, выполненных средствами модулей "Отопление", "Вентиляция", "Водоснабжение", "Тепловые сети", "Трубопроводы", "Газоснабжение" и "Паро/конденсатопроводы", автоматически формируется заказная спецификация. Возможно формирование сводных спецификаций.

Инженерные вычисления. Модуль служит для выполнения небольших сантехнических расчетов, таких как "Строительная теплотехника", "Расчет воздухообменов в помещениях", "Обработка ID_диаграммы". Возможности и преимущества комплекса АРС_ПС далеко не исчерпываются сказанным выше, однако о качестве программного продукта прежде всего свидетельствуют проекты, выполненные с его помощью.

автоматизированный проектирование чертеж инженерный

8. Геоинформационная система ГИС Zulu

Геоинформационная система (ГИС) Zulu предназначена для создания и редактирования цифровых карт, планов и схем различного назначения с возможностью решения на их базе различного рода задач. Система объединяет в себе возможности обработки графической и семантической информации, поддерживает линейно-узловую топологию.

Система обладает широкими возможностями:

- создавать собственные приложения, работающие под управлением Zulu;

- осуществлять обработку и векторизацию растрового изображения формата PCX, BMP, TIFF, GIF, JPG при помощи встроенного графического редактора;

- создавать и использовать библиотеку графических образов элементов систем тепло-водо-газо-паро-электроснабжения и режимов их функционирования;

- создавать расчетные схемы инженерных коммуникаций с автоматическим формированием топологии сети и соответствующих баз данных;

- создавать входные и выходные формы представления информации;

- изменять топологию сетей и режимы работы ее элементов;

- проводить технологические расчеты инженерных коммуникаций (при наличии дополнительного программного обеспечения OOO «Политерм»);

- решать различные топологические задачи;

- решать транспортные задачи с учетом правил дорожного движения;

- решать задачи связанные с выбросом вредных веществ в окружающую среду (при наличии дополнительного программного обеспечения);

Наряду с обычным для ГИС разделением объектов на контуры, ломаные, комбинированные контуры, комбинированные ломаные Zulu поддерживает линейно-узловую топологию, что позволяет вместе с прочими пространственными данными (улицы, дома, реки, районы, озера и проч.) моделировать и инженерные сети. Система позволяет создавать классифицируемые объекты, имеющие несколько режимов (состояний), каждое из которых (состояний) имеет свой стиль отображения на карте (схеме). При этом ввод сетей производится с автоматическим кодированием топологии. Нарисованная на экране сеть сразу готова для топологического анализа (информация о связях между объектами заносится автоматически).

Пьезометрический график

Одним из основных инструментов анализа результатов расчетов для тепловых сетей является пьезометрический график. Этот график изображает линии изменения давления в узлах сети по выбранному маршруту, например, от источника до одного из потребителей.

На пьезометрическом графике отображаются:

- линия давления в подающем трубопроводе красным цветом;

- линия давления в обратном трубопроводе синим цветом;

- линия поверхности земли коричневым цветом;

9. Средства для составления смет и проектной документации

Программный комплекс Гранд Смета позволяет полностью автоматизировать работы, связанные с выпуском проектно-сметной документации на любые виды работ.

Состав программного комплекса Гранд смета:

- Составление и проверка локальных смет (формы N4, N5)

- Учет выполненных объемов работ за месяц, за период с разложением по позициям и по материалам (форма 2В, КС-2, форма КС-3, форма М-29, форма КС-6)

- Составление объектных смет

- Расчет потребности в материалах

- Работа с нормативной базой

- Ресурсная смета, методы расчета локальных смет

- Дефектная ведомость

- линия статического напора голубым пунктиром;

- линия давления вскипания оранжевым цветом.



10. Моделирование объектов. Применение в теплоэнергетике

Все расчеты системы теплоснабжения строятся на геоинформационной системе ( ГИС ).

Применение геоинформационных технологий в системах централизованного теплоснабжения обусловлено целым рядом факторов :

- наглядностью представления информации ;

- возможностью использования графической подосновы ( карты города , района , населенного пункта

- простотой нанесения на карту города схемы тепловой сети с ее привязкой к существующим зданиям и сооружениям ;

- быстрым вводом исходных данных , необходимых для выполнения инженерных расчетов ;

- удобством анализа полученных результатов расчета .

При помощи геоинформационной системы ( ГИС ) заносится карта города . Далее на нее накладываются тепловые сети , которые в дальнейшем рассчитываются . Процесс нанесения тепловой сети на карту города должен быть максимально автоматизирован , с автоматической привязкой соответствующих баз данных к каждому объекту сети . Останется заполнить базу необходимыми данными и запустить расчет .

Наладка системы теплоснабжения

Наиболее часто при помощи ГИС выполняется теплогидравлический расчет системы теплоснабжения при известном ( заданном ) напоре на источнике . Многие пакеты программ предлагают и другие возможности . \расчет можно производить с автоматическим подбором располагаемого напора ( при этом каждый потребитель должен получить расчетное количество теплоносителя и расчетное количество тепловой энергии ), или расчет можно провести без учета тепловых потерь в сетях и с учетом тепловых потерь , с учетом утечек в сетях и системах теплопотребления и без учета утечек . При этом тепловые потери можно определять как по нормам ( нормированные потери ), так и по фактическому состоянию изоляции ( здесь важна методика , которая заложена разработчиками в программу для определения тепловых потерь ).

Пользователю будет гораздо удобнее , если программой предусмотрен выбор схем ( из числа типовых схем присоединения абонентских вводов и присоединения ЦТП ), которые подлежат расчету .

Таким образом , в результате расчета определяются :

1. расходы теплоносителя на всех участках тепловой сети ;

2. располагаемые напоры во всех узлах сети , и напор в обратном трубопроводе ;

3. расходы теплоносителя на все виды нагрузок ( отопление , вентиляция , ГВС ) для каждого абонентского ввода , температуры на входе и выходе ;

4. элеваторы и диаметры их сопел ; количество , диаметры и места установки дроссельных шайб ;

5. тепловой и водный баланс по каждому источнику ( котельной , ТЭЦ ), работающему на сеть .

Поверочный расчет системы теплоснабжения

Целью поверочного расчета является определение фактических расходов теплоносителя на участках тепловой сети и у потребителей при заданной температуре воды в подающем трубопроводе и располагаемом напоре на источнике. .

Созданная математическая имитационная модель системы теплоснабжения , служащая для решения поверочной задачи , как правило , позволяет анализировать гидравлический и тепловой режим работы системы , а также прогнозировать изменение температуры внутреннего воздуха у потребителей . Расчеты могут проводиться при различных исходных данных , в том числе моделировать аварийные ситуации , например , отключение отдельных участков тепловой сети и т . д . В результате расчета определяются :

1. расходы и скорость движения теплоносителя ;

2. потери напора в трубопроводах ;

3. напоры в узлах сети , в том числе располагаемые напоры у потребителей ;

4. температура теплоносителя в узлах сети ;

5. утечки воды из тепловой сети и систем теплопотребления ;

6. потери тепла в тепловой сети ;

7. фактические температуры внутреннего воздуха у потребителей .

Конструктивный расчет тепловой сети

Целью конструктивного гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов и потерь давления в тепловой сети при известных нагрузках ( расходах ) и параметрах теплоносителя . .

Расчет температур на источнике

Для того, чтобы задавать режим работы источника - температуру на выходе, расходы, напоры, необходимо для каждого значения температуры наружного воздуха выполнить поверочный теплогидравлический расчет системы теплоснабжения.

Необходимо обратить внимание , чтобы расчет можно было производить как для открытых , так и для закрытых систем теплоснабжения с зависимым присоединением систем отопления . Выбор потребителя , на которого будет выполнена ориентировка при выполнении расчета , должен осуществляться оператором . При выборе можно ориентироваться на самого плохого , с точки зрения теплогидравлического режима , потребителя или потребителя , характеризующего основную массу зданий данного района теплоснабжения .

Пьезометрический график для тепловой сети

В табличном виде достаточно сложно проанализировать результаты расчета . В программно - расчетном комплексе пользователю должна быть предоставлена возможность иллюстрировать результаты различными графиками или тематической раскраской сети .. В случае работы двух и более источников на одну сеть можно , выполнив тематическую раскраску , определить от какого источника какие потребители получают воду и тепловую энергию .

Для построения пьезометрического графика необходимо выбрать путь . Для задания пути в тупиковой сети достаточно указать начальную и конечную точку , система должна автоматически определить путь , по которому будет построен пьезометрический график .

В случае кольцевой сети необходимо указывать дополнительные узлы , через которые должен быть построен пьезометрический график .

Для удобства пользователей построенный график должен иметь связь с объектами на карте , чтобы по щелчку «мыши» на любом отрезке линейного графика или в любом поле шкального графика на схеме сети выделялся ( например , мигал ) тот объект , которому соответствует отмеченное на графике значение .

В качестве общих требований необходимо отметить , что вся графическая информация : карты , схемы , графики , должна легко выводиться на печать .

Наглядность, простота общения с программным обеспечением , быстрый ввод исходных данных и независимость от разработчика - вот основные преимущества ГИС и программно - расчетного комплекса .

Представление информации

Геоинформационная система (ГИС) - информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных. ГИС содержит данные о пространственных объектах в форме их цифровых представлений (векторных, растровых), включает соответствующий задачам набор функциональных возможностей ГИС, в которых реализуются операции геоинформационных технологий, поддерживается аппаратным, программным, информационным обеспечением.



11. Основная цель линейного статистического конструкционного анализа

Статический конструкционный анализ

В процессе статического анализа прогнозируется результат воздействия на конструкцию установившихся, т.е. постоянных во времени нагрузок без учета центробежных и демпфирующих эффектов или иных явлений, вызываемых изменяющимися во времени нагрузками. Исключение составляют, т.е. могут быть учтены в статическом анализе такие параметры, как сила гравитации и скорость вращения, а также те изменяющиеся во времени нагрузки, которые могут быть аппроксимированы эквивалентными статическими нагрузками, например, сила ветра или сейсмические колебания - величина данных параметров обычно задается согласно строитель-

ным нормативным документам.

В процессе статического анализа определяются напряжения, деформации и силы, возникающие в конструкциях под действием нагрузок, не вызывающих значимых центробежных и вибрационных эффектов. В статическом анализе предполагается, что все нагрузки и реакции конструкции на нагрузки, если и изменяются во времени, то очень медленно.

Нагрузками в статическом анализе могут быть:

внешние силы и моменты сил; поверхностное давление; постоянные центробежные силы, такие как гравитационные и обусловленные вращением с постоянной скоростью; вынужденные ненулевые смещения - линейные и угловые; температуры (при анализе термических напряжений); потоки (для учета радиационного разбухания материалов)

Основные этапы статического конструкционного анализа:

1. в препроцессоре построить модель, задать свойства материалов, сгенерировать сетку;

2. в процессоре задать нагрузки и произвести вычисления;

3. в постпроцессоре просмотреть и проанализировать результаты расчетов

12. Для чего используют методы трансформации в проектировании

При работе с пространственными данными часто возникает задача максимально точного их совмещения между собой и привязке к выбранной системе координат. Как правило, такая задача возникает, если данные получены из разных источников. Типичными случаями являются ситуации, когда необходимо совместить данные, оцифрованные с бумажных носителей с уже имеющимися слоями карты, находящимися в плановой или географической системе координат. Также, задача трансформации данных возникает при работе с растровыми изображениями. Например, для растровых изображений, полученных в результате сканирования бумажных носителей, необходимо устранить нелинейные искажения, возникающие при сканировании. Для аэро- и космоснимков может понадобиться их геометрическое преобразование к текущей координатной системе карты. Выбор метода трансформации определяется, исходя из конкретной задачи, характера искажений данных, которые надо устранить.

Методы трансформации:

* сдвиг

* масштабирование

* аффинная и проективная трансформация

* резиновый лист (локально - аффинная трансформация)

Сдвиг

При использовании данного метода происходит смещение данных по оси X и оси Y на величину, равную разнице между старыми и новыми координатами точки трансформации:

X'= dx+X

Y'= dy+Y

где dx, dy смещение по оси X и оси Y.

Метод требует задания 1-й точки трансформации.

Масштабирование

Данный метод позволяет сделать следующие преобразования координат: изменять масштаб, смещать по оси X и оси Y, поворачивать данные на заданный угол вокруг заданного центра поворота

В общем случае преобразование координат точки (X,Y) в новые координаты точки (X',Y') производится по формуле:

X'= dx+Xc+kx(X-Xc)cos(Fi)-ky(Y-Yc)sin(Fi)

Y'= dy+Yc+kx(X-Xc)sin(Fi)+ky(Y-Yc)cos(Fi),

где dx,dy смещение по оси X и оси Y

kx, ky - коэффициенты искажения масштаба по оси X и оси Y

(Xc,Yc) - координаты точки поворота

Fi - угол поворота

Метод требует задания 2-х точек трансформации.

Аффинная и проективная трансформация реализуется с помощью полиномиальной аппроксимации данных методом наименьших квадратов. Суть данных методов заключается в нахождении такого преобразования данных в новые координаты, при котором достигается наименьшая погрешность (невязка) между координатами заданных точек трансформации и значениями этих точек в новых координатах. В процессе ввода точек трансформации вы можете определить ожидаемую точность преобразования данных по значениям невязки - чем меньше значение невязки, тем точнее будет выполнено преобразование. Значение невязки отображается в окне Свойства (закладка Трансформирование слоя, столбец E1).

В данных методах задача преобразования старых координат точки (X,Y) в новые координаты (X',Y') сводится к нахождению таких коефициентов a1,...,an, b1,...,bn аппроксимирующего полинома, при которых минимизируется сумма квадратов отклонений заданных значений от построенной аппроксимирующей кривой:

для аффинной трансформации:

X'= a1X + a2Y + a3

Y'= b1X + b2Y + b3

Резиновый лист (локально - аффинное)

Данный метод трансформации используется для устранения локальных искажений данных с помощью локально - аффинных преобразований. Суть данного метода заключается в нахождении такого преобразования данных в новые координаты, при котором координаты точек трансформации точно преобразуются в указанные новые координаты, а координаты остальных данных интерполируются с учетом изменения опорных точек трансформации. Зоной трансформации данных является область состоящая из наименьшего выпуклого многоугольника, содержащего опорные точки трансформации (рисунок ниже).

Для данного метода требуется задание не менее 4-х точек трансформации.

13. Сетка конечных элементов

Метод конечных элементов (МКЭ) - основной метод современной строительной механики, лежащий в основе подавляющего большинства современных программных комплексов, предназначенных для выполнения расчетов строительных конструкций на ЭВМ.

Виды МКЭ

По способу получения основных, т. е. разрешающих, уравнений различают четыре основных вида метода конечных элементов: прямой, вариационный, взвешенных невязок и энергетического баланса.

Прямой метод аналогичен матричному методу перемещений для стержневых систем, в основе его лежат положения, которые использовались на ранней стадии развития МКЭ. Этот метод удобен своей простотой и очевидным геометрическо-физическим значением отдельных шагов аппроксимации. Соотношения для КЭ здесь строятся непосредственно на основе трех групп уравнений (трех сторон задачи): статической, геометрической и физической. Однако область применения прямого метода весьма ограничена: его можно использовать лишь для конечных элементов простой геометрии с малым числом степеней свободы в узле.

Вариационный метод основан на принципах стационарности некоторой переменной, зависящей от одной или нескольких функций (такая переменная носит название функционала). Применительно к механике деформируемого твердого тела эта переменная представляет собой потенциальную (функционал Лагранжа) или дополнительную (функционал Кастилиано) энергию системы или формируется на основе этих двух энергий (функционалы Хеллингера-Рейсснера, Ху-Вашицу). Если в функционал подставить аппроксимирующие выражения искомых функций и применить к нему экстремальные принципы (соответственно принцип Лагранжа, принцип Кастилиано и т. д.), получим систему алгебраических уравнений, решением которой будут значения узловых неизвестных. В отличие от прямого вариационный метод может одинаково успешно применяться как к простым, так и сложным задачам.

Метод невязок представляет собой наиболее общий подход к построению основных соотношений МКЭ. Этот метод целесообразно применять при решении задач, у которых трудно или невозможно сформулировать вариационное уравнение, т.е. функционал. Суть метода взвешенных невязок заключается во введении некоторой невязки - отклонении приближенного аппроксимативного решения от точного решения дифференциальных уравнений для данной задачи. Чтобы получить ”наилучшее” решение, необходимо минимизировать некоторый интеграл от невязок по расчетной области. Для повышения эффективности в подынтегральное выражение наряду с самой невязкой обычно вводится так называемая весовая функция, в этом случае метод называется методом взвешенных невязок. Выбор схемы минимизации и весовых функций определяет различные варианты метода невязок. Наиболее часто применяемые из них - это метод Галеркина, который приводит к тем же уравнениям, что и вариационный подход, а также метод наименьших квадратов.

Метод энергетического баланса (метод Одена) основан на балансе различных видов энергии, записанном в интегральной форме. Этот метод успешно применяется при решении нелинейных и динамических задач.

Из приведенных видов МКЭ в строительной механике особенно актуальны вариационный метод и метод взвешенных невязок Галеркина, которые для рассматриваемой задачи представляют собой два взаимно дополняющих метода одинаковой точности. Широкое применение этих методов обусловлено тем, что выражения в функционале или во взвешенном интеграле, как правило, имеют низший порядок производных по сравнению с производными в соответствующем дифференциальном уравнении для данной задачи. Это позволяет выбирать аппроксимирующие функции из более широкого семейства простых функций. Можно сказать, что вариационный вид МКЭ вышел из классического метода Ритца, а метод Галеркина - из обобщенного метода Бубнова-Галеркина. В принципе, из других методов также выводятся соответствующие виды МКЭ, однако их применяют значительно реже.

Если к некоторому узлу (или узлам) сетки конечных элементов (конечно-элементному аналогу) приложить внешние силы или, что одно и то же, задать им некоторые перемещения, известные, например, из измерений деформации нашей конструкции, то истинные перемещения остальных узлов будут такими, которые обеспечивают минимум полной энергии деформации.

14. Какие нагрузки существуют в конструкционном анализе? Опишите каждую

Целью конструктивного гидравлического расчета является определение диаметров трубопроводов и потерь давления в тепловой сети при известных нагрузках ( расходах ) и параметрах теплоносителя .

Кроме этого программа при выполнении конструктивного расчета должна определять необходимый располагаемый напор в точке подключения вновь строящихся потребителей . Данная задача может быть использована при реконструкции сетей теплоснабжения , связанных с заменой трубопроводов при их малой пропускной способности и при обосновании условий разрешения на подключение .

Безусловно, конструктивный расчет должен выполняться для тупиковой и кольцевой тепловой сети.





15. Что такое модальный анализ? Цель его проведения

16. Базовые графические примитивы AutoCAD. Возможности

Рисунки в AutoCAD строятся из набора графических примитивов - элементов чертежа, обрабатываемых системой как единое целое.

Команды создания примитивов находятся в меню Рисование или напанели инструментов «Рисование» (Draw). При этом одинаковыеиэлементы чертежа могут быть получены с помощью различных команд вычеркивания.

В области двумерного проектирования AutoCAD по-прежнему позволяет использовать элементарные графические примитивы для получения более сложных объектов.

Динамические блоки -- двуxмерные параметрические объекты, обладающие настраиваемым набором свойств. Динамические блоки предоставляют возможность сохранения в одном блоке (наборе графических примитивов) нескольких геометрических реализаций, отличающихся друг от друга размером, взаимным расположением частей блока, видимостью отдельных элементов и т. п. С помощью динамических блоков можно сократить библиотеки стандартных элементов (один динамический блок заменяет несколько обычных). Также, активное использование динамических блоков в ряде случаев позволяет значительно ускорить выпуск рабочей документации.

17. Сплайн. Степень сплайна

Сплайн (от англ. spline, от [flat] spline -- гибкое лекало, полоса металла, используемая для черчения кривых линий) -- функция, область определения которой разбита на конечное число отрезков, на каждом из которых сплайн совпадает с некоторым алгебраическим полиномом. Максимальная степень из использованных полиномов называется степенью сплайна. Разность между степенью сплайна и получившейся гладкостью называется дефектом сплайна. Например, непрерывная ломаная есть сплайн степени 1 и дефекта 1.

Сплайны имеют многочисленные применения как в математической теории, так и в разнообразных вычислительных приложениях. В частности, сплайны двух переменных интенсивно используются для задания поверхностей в различных системах компьютерного моделирования.

18. Программное средство MathCAD. MathCAD

Mathcad - программное средство, среда для выполнения на компьютере разнообразных математических и технических расчетов, снабженная простым в освоении и в работе графическим интерфейсом, которая предоставляет пользователю инструменты для работы с формулами, числами, графиками и текстами. В среде Mathcad доступны более сотни операторов и логических функций, предназначенных для численного и символьного решения математических задач различной сложности

Основное отличие Mathcad от аналогичных программ -- это графический, а не текстовый режим ввода выражений. Для набора команд, функций, формул можно использовать как клавиатуру, так и кнопки на многочисленных специальных панелях инструментов. В любом случае -- формулы будут иметь привычный, аналогичный книжному, вид. То есть особой подготовки для набора формул не нужно. Вычисления с введенными формулами осуществляются по желанию пользователя или мгновенно, одновременно с набором, либо по команде. Обычные формулы вычисляются слева направо и сверху вниз (подобно чтению текста). Любые переменные, формулы, параметры можно изменять, наблюдая соответствующие изменения результата. Это дает возможность организации действительности интерактивных вычислительных документов.

Основные возможности

Поверхность, построенная в Mathcad

Mathcad содержит сотни операторов и встроенных функций для решения различных технических задач. Программа позволяет выполнять численные и символьные вычисления, производить операции со скалярными величинами, векторами и матрицами, автоматически переводить одни единицы измерения в другие.

Среди возможностей Mathcad можно выделить:

-Решение дифференциальных уравнений, в том числе и численными методами

-Построение двумерных и трёхмерных графиков функций (в разных системах координат, контурные, векторные и т. д.)

-Использование греческого алфавита как в уравнениях, так и в тексте

-Выполнение вычислений в символьном режиме

-Выполнение операций с векторами и матрицами

-Символьное решение систем уравнений

-Аппроксимация кривых

-Выполнение подпрограмм

-Поиск корней многочленов и функций

-Проведение статистических расчётов и работа с распределением вероятностей

-Поиск собственных чисел и векторов

-Вычисления с единицами измерения

-Интеграция с САПР-системами, использование результатов вычислений в качестве управляющих параметров

С помощью Mathcad инженеры могут документировать все вычисления в процессе их проведения.

19. Программный пакет CHEMCAD

Программный пакет CHEMCAD разработан фирмой ChemStations, Inc. Представляет собой эффективный инструмент для компьютерного моделирования химико-технологических процессов при разработке, модернизации и оптимизации химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.

CHEMCAD позволяет решать задачи расчетно-технологического проектирования химических производств и разработки технологического регламента для произвольного химико-технологического процесса.