Мысленное моделирование и информационные процессы в инженерной работе. Обзор общих понятий и представлений

Содержание

Слайд 2

ИНФОРМАТИКА ДЛЯ ИНЖЕНЕРА

ИНФОРМАТИКА ДЛЯ ИНЖЕНЕРА

Слайд 3

МОДЕЛИ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ И СПЛОШНЫХ СРЕД – ОСНОВНАЯ ОБЛАСТЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИНЖЕНЕРА

МОДЕЛИ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ И СПЛОШНЫХ СРЕД –
ОСНОВНАЯ ОБЛАСТЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИНЖЕНЕРА

Предварительное

замечание
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ – МОДЕЛЬ НЕПРЕРЫВНЫХ ПРОЦЕССОВ И ПЛОШНЫХ СРЕД
ИЗУЧЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ (ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ) СВОЙСТВ МЫСЛЕННОЙ МОДЕЛИ

Анализ и синтез
Дифференцирование и интегрирование

Слайд 4

МЕХАНИКА СПЛОШНЫХ СРЕД 1. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ – ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ

МЕХАНИКА СПЛОШНЫХ СРЕД

1. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ – ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ

Слайд 5

ОБРАЗЫ К ОБЪЕМУ ПОНЯТИЯ «ДЕФОРМАЦИЯ»

ОБРАЗЫ К ОБЪЕМУ ПОНЯТИЯ «ДЕФОРМАЦИЯ»

Слайд 6

СТАТИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ – СИЛЫ И ИХ ДЕЙСТВИЕ НА ТЕЛА

СТАТИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ – СИЛЫ И ИХ ДЕЙСТВИЕ НА ТЕЛА

Слайд 7

ЕЩЕ РАЗ О РАВНОВЕСИИ. ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ СИЛЫ

ЕЩЕ РАЗ О РАВНОВЕСИИ. ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ СИЛЫ

Слайд 8

Внутренние силы в трехмерном пространстве Но они же всегда в трехмерном

Внутренние силы в трехмерном пространстве
Но они же всегда в трехмерном пространстве

! ?

В трехмерном пространстве совокупность внутренних сил в одной точке изображают параллелепипедом
(рис. 1.12): на таком рисунке видно, какие силы относятся к каким площадкам, проходящим через
точку А . Нельзя все девять компонентов трех векторов напряжений показать в одной и той же
точке A, их приходится раздвинуть в центры граней параллелепипеда. Кроме того, на этом же
вырезанном их объема малом параллелепипеде удобно показать положительные направления
внутренних сил (напряжений) на противоположных гранях в соответствии с аксиомой о действии
и противодействии.

Слайд 9

Физические понятия (упругость, пластичность и др.) Для изотропного упругого материала εx

Физические понятия (упругость, пластичность и др.)

Для изотропного упругого материала εx =

E(σx–μσy–μσz), εy = E(σy–μσz–μσx), εz = E(σz–μσx–μσy),
где Е - жесткость материала на растяжение и (модуль упругости или модуль Юнга), а коэффициент Пуассона μ (0≤μ≤0.5)показывает, какую долю от εx составляют деформации εy, εz при действии продольной нагрузки σx . Если μ=0, материал не изменяет поперечных размеров при приложении продольной нагрузки. Если μ=0.5, материал несжимаемый, при любых нагрузках не изменяет объема (например, резина).

Другая часть закона связывает угловые деформации с касательными напряжениями (рис. 10, б):
τxy = Gγxy , τyz = Gγyz , τxz = Gγxz ,
здесь G называют сдвиговой жесткостью или модулем сдвига. Для изотропного упругого материала G = E / 2(1+μ).

Слайд 10

Все три стороны задачи (и соответствующие группы уравнений) взаимосвязаны. Обычно нельзя

Все три стороны задачи (и соответствующие группы уравнений) взаимосвязаны.
Обычно нельзя

найти отдельно силы из статических уравнений или перемещения с деформациями из геометрических уравнений.
Обычно нужно совместно решать все три группы уравнений: геометрические, статические и физические.
Слайд 11

Особенности моделирования (т.е. механики) жидкостей и газов

Особенности моделирования (т.е. механики) жидкостей и газов

Слайд 12

Слайд 13

ПРОСТЕЙШАЯ МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА: БАЛКА – СТЕНКА, РАВНОВЕСИЕ И ДВИЖЕНИЕ

ПРОСТЕЙШАЯ МОДЕЛЬ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА:
БАЛКА – СТЕНКА, РАВНОВЕСИЕ И ДВИЖЕНИЕ

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Поколения ЭВМ

Поколения ЭВМ

Слайд 18

ЛЕКЦИЯ 2. Мысленное математическое моделирование простейшего непрерывного процесса – движения «сосредоточенных

ЛЕКЦИЯ 2. Мысленное математическое моделирование простейшего непрерывного процесса – движения «сосредоточенных

масс»

В чем простота? – в 1D функциях u(t), v(t), a(t), F(t) .
Модель движения сосредоточенной массы - одномерная: ищем закон движения u(t).
Модель равновесия стержня, балки – одномерная: ищем функцию перемещения (прогиба) оси u(x),
или ищем три компонента вектора перемещения u(x), v(x), w(x).
Модель движения стержня – двумерная : ищем функцию u(x, t) или пару функций u(x, t), v(x, t), или тройку функций u(x, t), v(x, t), w(x, t).
Модель равновесия пластины (плиты) с поперечной нагрузкой – двумерная, ищем функцию w(x, y) .
Модель движения этой плиты (например, поперечные колебания) трехмерная: ищем функцию w(x, y, t)
Объемная модель движения элемента конструкции – четырехмерная, искомые функции u(x, y, z, t), v(x, y, z, t), w(x, y, z, t)

Общепринятые обозначения: velocity – скорость, acceleration – ускорение, Force – сила

Слайд 19

Дифференцирование процесса движения – разделение на достаточно малые части dt с линейным приближением на каждой части

Дифференцирование процесса движения – разделение на достаточно малые части dt
с линейным

приближением на каждой части
Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22