Организация: Владимирский государственный университет, г. Владимир
В дисциплинах «Теоретические основы концентрированных потоков энергии (КПЭ)» и «Физические основы КПЭ» специальности 120700 «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов» большое внимание уделяется лабораторным занятиям, на которых студенты закрепляют полученные знания по обработке различных видов материалов. На этих занятиях студенты осваивают практические расчеты процессов взаимодействия КПЭ и обрабатываемых материалов, механизмы взаимодействия потоков энергии с веществом, изучают влияние различных видов КПЭ на напряженно-деформированное состояние (НДС) материала. Широкий диапазон рассматриваемых вопросов и недостаток современных экспериментальных установок по существующим видам КПЭ является серьезной проблемой, возникающей у преподавателей, ведущих данные дисциплины. Применение современных систем инженерного анализа (CAE-систем) в учебном процессе позволяет решить эту проблему.
Особенностью CAE-систем является анализ силового, теплового и комбинированного нагружения двумерных и трехмерных объектов с геометрией любой сложности. При этом можно рассматривать плоское напряженное, плоское деформированное и осесимметричное состояния при различных приложениях нагрузок – в точке, по линии, по площади, силы давления, нагрузки в опоре, а также гравитационные, центробежные, температурные нагружения. Важным фактором является возможность исследовать НДС заготовок не только известных материалов, а также перспективных сплавов и композитов. В современных CAE-системах существует широкий диапазон различных типов расчетов, включая статический, модальный, контактный, динамический и другие, а также анализы ударных воздействий, расчеты установившегося теплового состояния, переходных термических процессов и комбинированные расчеты. При изучении сложных физических явлений, происходящих в материале заготовки при обработке КПЭ, студент может рассмотреть отдельно составляющие процесса, что практически невозможно выполнить на экспериментальных установках. В ходе каждой лабораторной работы студент может выполнить ряд численных экспериментов.
Любому анализу, выполняемому в ходе лабораторной работы, предшествует построение конечно-элементных сеток вручную или их автоматическая генерация – на заданных кривых, поверхностях или объемах. При этом в ходе работы студенту предлагается определить наиболее подходящий вид разбиения заготовки или детали. При анализе рассматривается несколько вариантов нагружения (например, с различной интенсивностью и площадью КПЭ, с разными направлениями воздействия). При этом для студентов может быть задан ряд исследуемых материалов. Результаты численного эксперимента, полученные в ходе лабораторной работы, могут быть обработаны методами статистики в любом математическом пакете или средствами электронных таблиц. Большой информативностью обладает наглядная визуализация полученных результатов в анимационном и пошаговом режиме, что позволяет студенту подробно рассмотреть стадии изучаемого физического процесса. Кроме этого, возможен просмотр статических результатов в виде изолиний, цветовой закраски, графиков и т.д.
Для специальности 120700 на базе Учебно-научного центра новых инженерных технологий ВлГУ поставлен лабораторный практикум по указанным дисциплинам. В ходе выполнения работ студенты работают в учебных версиях CAE-систем Pro/MECHANICA 2000i2 и ANSYS 5.7ED.
Авторизируйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении публикации.
