Регистрация / Вход
Прислать материал

Динамический анализ шарнирно-рычажных механизмов с применением пакета Wolfram SystemModeler

ФИО: Монастырев Н.Н. , Остапчук Д.С.

Направление: Горное дело

Научный руководитель: проф. Алюшин Юрий Алексеевич (кафедра ИТО ЭкоТех)

Институт: Горный институт

Кафедра: Кафедра Технология машиностроения

Академическая группа: ТПУ-1-12

Динамический анализ шарнирно-рычажных механизмов связан с большим количеством вычислений. Например, для рассмотренного в работе механизма с 7 подвижными звеньями на траектории центров масс, значения их скоростей и ускорений, а также на усилия и мощности, передаваемые через оси шарниров, влияют более 30 конструктивных параметров, включая геометрические и массовые характеристики механизма. В связи с этим анализ получаемых результатов столь же проблематичен, как и построение исходных математических моделей. Учитывая, что оптимизация и оценка энергоэффективности механизмов не могут быть выполнены без анализа результатов расчета, особую роль приобретает возможность их графического представления, в том числе с помощью анимационных моделей с графическим отображением основных результатов на всех этапах работы механизма, включая нестационарные режимы.

В настоящее время на кафедре ИТО ЭкоТех широко используется методика динамического анализа механизмов с применением переменных Лагранжа, энергетической модели механики и электронных таблиц Excel. Как показано в работе, новые возможности представляет пакет Wolfram System Modeler, который позволяет использовать наиболее подробные, учитывающие геометрические и инерционные характеристики всех звеньев механизма, математические модели, проведение численных экспериментов для изучения её поведения при различных режимах технологических нагрузок с возможностью построения графиков изменений скоростей и ускорений, которые определяют энергетические характеристики и эффективность работы механизма в целом.

Новые программные средства позволяют исследовать один и тот же механизм методами компонентного или иерархического моделирования с анализом их различия, документирование моделей и анализ результатов компьютерного симулирования с помощью интегрированной системы Mathematica. В конечном итоге пакет позволяет создавать наиболее гибкие и рациональные с энергетической токи зрения модели механизмов.