Технические науки/4. Транспорт транспортная техника и технологии

Магистрант Кадуцкая К.В., проф. Тогизбаева Б. Б

Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева, Казахстан

Инженерный анализ

При сборке автомобиля детали и его составные части проверяют на надежность, нагрузку или вибрацию. В связи с быстро развивающимися технологиями требуются усовершенствованные инструменты, способные давать более точные значения. Одним из таких является - инженерный анализ, который находит широкое применение при исследовании технических систем и их производства.

Инженерный анализ включает в себя весь необходимый комплекс информации для получения решений по определению прочности, жесткости, устойчивости и долговечности деталей, а также частот собственных колебаний и по определению динамических характеристик. Анализ направлен на получение в конечном итоге прочных конструкций, которые бы при этом имели минимальный вес и энергетические потребности. Сейчас, на рынке более сложная ситуация, и невозможно найти оборудование, при котором не использовался бы инженерный анализ на этапе его разработке, а также метод оптимизации и других инструментальных средств при которых было бы невозможно создание современного конкурентоспособного оборудования.

Важными условиями при решении задач с помощью инженерного анализа являются: основные принципы, приемлемое время и решение. При выполнении анализа также имеются ограничения, свойственные выбранному решению. Инженер должен проанализировать, является ли решение времени «допустимое» (сутки, неделя или год). Кроме этого, он должен знать всё о вычислительных устройствах и аппаратуры для экспериментальной работы, используемой при работе.

Решение задачи методом инженерного анализа является «правильным», только тогда, когда инженер учитывает все ограничения, появляющиеся при выполнении задания.

В основном при решении задачи опираются на методы, которые совместимы с целями и с ограничениями, свойственными выбранному способу. В каждом случае рассматривается отдельно найденная методика, так как нельзя найти такую модель, которая была бы пригодна ко всем случаям. Чтобы найденная методика дала эффект, необходимо ее использовать, как руководство к действию и как средство самопроверки. Но при этом формулу для решения всех задач найти невозможно. Каждый шаг необходимо продумывать четко, твердо и ясно. Нужно точно понимать и знать свой вопрос. На рисунке 1 показаны этапы решения задач, методом инженерного анализа.

Определение задачи – начальный этап, на котором допускают наибольшее количество ошибок. Задача, сводимая к определенному вопросу, позволяет получить решение через величины, которые можно потом вычислить или измерить. Иными словами, необходимо так поставить вопрос, чтобы можно было получить конкретный ответ. Для этого необходимо перейти от ситуации к задаче, которая выражается конкретным вопросом. К примеру, вопрос типа: «будет ли система работать исправна?», является некорректными. Формулировка вопроса должна быть следующей: «какова выходная мощность установки, если к ее входу подводится 10000 ккал/сек?».

При составлении условий необходимы определенные условия и навыки такие как: умение рассуждать и понимание вопроса. Так большинство инженеров, могут задать вопрос в общем виде, необходимо точное понимание значения такого «обобщения». Поэтому следует начинать работу с определения задачи, для которого можно будет найти количественное решение.

Следующий этап – построение модели, которая будет представлять собой идеализированное приближение к решаемой ситуации.

Рис 1. Схема процесса инженерного анализа.

Аналитическая модель допускает принятие допущений, учитывая важность элементов задачи. Экспериментальный анализ предполагает собой построение экспериментальной модели, которая не должна в точности дублировать ситуацию, но при этом должна давать требуемый результат. Некоторые задачи предусматривают комбинированное построение модели.

Построение модели является абстрагированным процессом, при котором модель не является реальность, а всего лишь «плод воображения» инженера. Вся суть заключается в том, чтобы модель была простой и в то же время отражала суть задачи, чтобы найденные с ее помощью значения имели смысл.

Следующим этапом, после построения экспериментальной модели, является накопление данных и применение физических принципов. После нахождения уравнения задача сводится к нахождению решения. Её можно решить, как аналитически, так и графически. Зачастую используют вычислительные машины, которые делают точный численный анализ. Если же числовое значение не удается найти с помощью машин, результат при инженерном анализе находят в любом случае и любым способом. При этом нужно не забывать о проведении проверки на каждом этапе. Обычно имеется два вида проверок: математическая и проверка, которая производится исходя из физического смысла. Примерами математической проверки является: арифметическая, проверка размерности, написания формул и т.д. После того как получен числовой результат, необходимо его оценить, а также выяснить возможно ли обобщение, которое дает правильное решение задачи.

В приведенной схеме показан лишь примерный этап решения инженерного анализе, на практике же такая последовательность встречается крайне редко. Каждую задачу необходимо рассматривать в отдельности. Одну и ту же задачу можно решать многократно, пока инженер не будет уверен в ее правильности и прежде чем будет получен результат, удовлетворяющий условиям. Но нужно не забывать об ограничениях, которые налагаются при условиях задания, так как нельзя получить решение с требуемой точностью, если не известны ограничения и не ясна цель. И даже когда найдены результаты, задача не закончена. Необходимо представление и выдача результатов рекомендаций – это еще один этап и он не менее важен остальных. При изложении результатов важным является соблюдение грамматики и правописания.

Итак, процесс инженерного анализа является очень трудным и кропотливым. Основными этапами являются: определение задачи в такой форме, для которой возможно точное получение решения; построение модели, являющейся простой и в то же время сложной, чтобы полученный результат имел смысл; использовать не только специальные, но и физические принципы в анализе; проверять и оценивать работу на всех этапах решения, а также уметь изложить суть вопроса, а не отдельных деталей.

Литература:

1. В.А. Бруяка «» Инженерный анализ вANSYS Workbench в 2 частях», 2010, 2013 г.

2. Медведева В.Т. «Инженерная экология», 2002 г.

3. Лоренс П. Сулливан "Структурирование функции качества", 1986 г.

5. Х. Дж. Харрингтон, Дж. С. Харрингтон «Бенчмаркинг в лучшем виде! 20 шагов к успеху» , 2004 г.

6. Innovative Technology of DesignTM. Методический справочник (Guide), 1998 г.