Препроцессор программной системы SIGMA для обучения разработчиков САЕ-приложений, используемых в САПР аэрокосмической отрасли

Авторы

Столярчук В. А.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

e-mail: vladimir.stolyarchuk@gmail.com

Аннотация

Представлено краткое описание препроцессора учебной программной системы, предназначенной для подготовки разработчиков систем инженерного анализа, используемых в САПР авиационно-космической техники. Назначение препроцессора — подготовка исходных данных для расчета. Объект расчета — плоская пластина. Препроцессор позволяет сформировать оптимальную сетку конечных элементов, используя разные методы триангуляции и оценить её качество до, собственно, самих вычислений.
Геометрическая модель рассчитываемого объекта создается с помощью стандартных примитивов типа: точка, прямая, дуга, окружность и разделяется на 8-ми узловые зоны. Формирование сетки конечных элементов проводится методом изопараметрических координат, фронтальным методом и несколькими методами Делоне. Для фронтального метода предусмотрено использование функции плотности, которая задается заранее в численном виде в интерактивном режиме с использованием графических элеметов. В методах Делоне сначала генерируется набор опорных узлов сетки конечных элементов (5 способов), затем проводится триангуляция области с использованием (на выбор) алгоритма S-Hull и метода Пола Бурка. Примеры работы всех алгоритмов триангуляции приведены. Дополнительно в препроцессоре имеется подсистема оптимизации сетки методом увеличения минимального угла и подсистема регуляризации сетки на основе позиционирования каждого узла по центру тяжести многоугольника. Имеется подсистема анализа качества сетки, позволяющий дать обзор полной статистики по сетке с графическим выделением областей, обладающих высоким и низким качеством сетки. В результате, препроцессор представляет собой развитый инструмент для формирования разных видов сеток и исследования их характеристик. Интерфейс программы разработан с учетом обучающих функций для пользователя. Графический интерфейс в системе реализован с использованием стандартной библиотеки WinForms. В разработанной системе используется технология MDI (Multi Document Interface), что позволяет одновременно работать с несколькими проектами. Сама разработка реализована на языке C# с использованием платформы .NET (разработка велась в IDE Microsoft Visual Studio 2010 Ultimate) и библиотека Tao Framework , предоставляющая разработчикам .NET и Mono доступ к возможностям популярных библиотек типа OpenGL и SDL. В процессе эксплуатации препроцессора накоплен некоторый научный результат и получен большой методический опыт.

Ключевые слова:

САЕ-система, метод конечных элементов, методы триангуляции, оптимизация сетки

Библиографический список

1. Столярчук В.А. Программная система для обучения разработчиков САЕ-приложений. — Научно-технический вестник Поволжья, № 6, 2012, стр. 394-397.
2. Бродский А.В., Столярчук В.А., Ульянов С.А. Разработка обучающих подсистем САПР, Учебное пособие, МАИ, Москва, 1990, 68стр.
3. Панфилов А.А. Preprocessor: система подготовки исходных данных для CAE Sigma., Сборник тезисов докладов молодежной научно-практической конференции «Инновации в авиации и космонавтике —2012», Москва, 2012, стр.207-208.
4. Ruppert J. A Delaunay Refinement Algorithm for Quality 2-Dimentional Mesh Generation, NASA Ames Research Center, Submission to Journal of Algorithms, № 4, 1994, стр. 124-138.
5. Скворцов А.В. Триангуляция Делоне и её применение, Издательство Томского Университета, 2002, 56стр.
6. Sinclair D. S-hull: a fact sweep-hull for Delaunay triangulation. Invented by Dr. David Sinclair, Copyright © 2010, http://www.s-hull.org
7. Bourke P. Triangulate: Efficient Triangulation Algorithm Suitable for Terrain Modelling or An Algorithm for Interpolating Irregularly-Spaced Data with Applications in Terrain Modelling. Presented at Pan Pacific Computer Conference, Beijing, China, January 1989, http://paulbourke.net/papers/triangulate/

Скачать статью