Построение концептуальной модели исследуемого объекта
Темы курсовых работ по дисциплине
«Вычислительная математика в технологии машиностроения»
Введение
С развитием науки о резании металлов совершенствуются методы механической обработки деталей и металлообрабатывающий инструмент, обеспечивающие наряду с высокой производительностью обработки заданные показатели качества поверхностного слоя деталей, точность и другие показатели надежности изделий. Совершенствование объектов технологических систем достигается, прежде всего, за счет широкого использования методов вычислительной математики и технических средств их реализации при проектировании технологических процессов, конструкций приспособлений и инструмента, а также способов контроля показателей качества деталей.
К сожалению, в учебниках по вычислительной математике вопросы сущности вычислительных методов, практического их использования раскрываются, как правило, на математических моделях без их технического содержания, привязки к конкретному техническому объекту (процессу, механизму и т. п.). Это в определенной степени не стимулирует студентов к глубокому освоению знаний методов вычислительной математики, а в отдельных случаях нередко у них возникает вопрос о необходимости изучения этих методов. Поэтому в темах заданий курсовых работ приводятся не только математические модели конкретных технических объектов из области технологии машиностроении, а также излагается сущность технической проблемы, обуславливающая возникновение той или иной математической модели. Кроме того, во многих заданиях приводятся методика, математические приемы и средства построения моделей.
|
|
|
Цель курсовой работы
Целью курсовой работы является закрепление навыков применения методов вычислительной математики при решении инженерных задач в области технологии машиностроения. Выполнение курсовой работы представляет собой отдельный этап самостоятельной творческой деятельности студента, призванный закрепить и углубить знания, полученные при изучении дисциплины. Курсовая работа позволяет проверить также умение студента применить полученные знания при решении конкретных задач по профилю его специальности.
Задание формулирует руководитель курсовой работы. Тематика работы может носить чисто учебный характер или быть связана с учебно-методическими и научными разработками кафедры. Независимо от тематической направленности в задании должны быть приведены основные сведения, касающиеся постановки задачи, а также математическая модель исследуемого объекта (устройства, процесса, явления).
|
|
|
В общем случае решение инженерной задачи с применением ЭВМ представляет собой достаточно сложный процесс. Условно в нем можно выделить следующие этапы:
1) постановка проблемы и формулирование задачи решения конкретного вопроса рассматриваемой проблемы или ее в целом;
2) построение концептуальной модели исследуемого объекта (процесса, конструкции, явления и т. п.);
3) выбор или разработка математической модели предмета исследования (отдельных свойств объекта, его состояния, поведения во времени и др.). Постановка математической задачи решения построенной модели объекта;
4) выбор и обоснование метода решения поставленной математической задачи;
5) постановка вычислительной задачи;
6) разработка алгоритма решения вычислительной задачи и программы его реализации на ЭВМ;
7) выполнение вычислительного эксперимента и анализ полученных результатов.
В курсовой работе по дисциплине «Вычислительная математика в технологии машиностроения» основное внимание уделяется этапам 4, 5. Однако в отдельных заданиях могут полностью или частично прорабатываться этапы 3, 6, 7.
Основные сведения об этапах решения инженерной задачи
С применением ЭВМ
Постановка проблемы и формулирование задачи
|
|
|
Обычно прикладная задача формулируется в самом общем виде: исследовать такое-то явление, спроектировать устройство, выполняющее заданную функцию, спрогнозировать поведение объекта в определенных условиях и т. п. Поэтому на данном этапе достаточно глубоко изучается поставленная проблема, уточняются цели исследования и осуществляется конкретизация задачи.
Здесь же выполняется анализ известной в технической и иной литературе информации об объекте задачи, его структуре, свойствах, взаимодействии с объектами окружающей среды и других признаках, важных с точки задачи сформулированных в задаче целей. Результаты такого анализа составляют основу будущей концептуальной модели объекта поставленной задачи.
Построение концептуальной модели исследуемого объекта
Переход от постановки технической задачи к математической, т. е. от представления объекта в терминах предметной области к его представлению на языке математических символов, формул, уравнений и т. п. является весьма важным этапом решения инженерной задачи с применением ЭВМ. Во многих случаях, такой переход связан с большими трудностями, обусловленными сложной структурой объекта, наличием различных связей, отношений между его элементами, взаимодействием самого исследуемого объекта и объектов окружающей среды и другими признаками. Поэтому непосредственному математическому описанию предшествует схематизация исследуемого объекта, т. е. строится его концептуальная модель.
|
|
|
Концептуальная модель представляет собой совокупность гипотез и допущений, отражающих существенные с точки зрения цели моделирования свойства объекта, его поведение, взаимодействие с объектами окружающей среды. На основании этих гипотез и допущений реальные объекты, их фактические свойства, исходное состояние, условия взаимодействия и др. схематизируют, заменяя сложные реальные ситуации более простыми, идеализированными. Устанавливаются законы и закономерности, входные и выходные параметры, характеризующие физическую сущность протекающих в объекте явлений и процессов, с помощью которых в дальнейшем будет строиться математическая модель объекта.
Схематизация позволяет облегчить математическое описание конкретного реального объекта и, естественно, полученная математическая модель не будет полностью отражать все стороны его существования и поведения. Однако для исследования основных закономерностей изучаемого объекта не всегда требуется учитывать все стороны и признаки этого объекта, тем более что погрешности, вызванные усложнением математического аппарата, могут свести на нет уточнения, достигнутые детализацией объекта, его существования и поведения.
Разработка концептуальной модели достаточно сложная задача и требует использования знаний не только той предметной области, в которой поставлена задача моделирования, но и ряда смежных наук, знания которых могут быть востребованы при формулировании гипотез и допущений. Например, задача моделирования температурного поля, возникающего в материале заготовки при шлифовании, относится к технологии машиностроения, где рассматриваются вопросы обеспечения качества изготовления изделий. Однако при изучении тепловых явлений, возникающих при обработке деталей, привлекаются также знания таких смежных наук, как физика, теория резания, тепловые процессы в технологических системах и др.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 265; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!