Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation

Покупка
Артикул: 616087.01.99
К покупке доступен более свежий выпуск Перейти
Предметом книги является подробное рассмотрение реальных инженерных проблем, решенных посредством модулей SolidWorks Simulation (COSMOSWorks, COSMOSMotion и COSMOSFloWorks). Это задачи анализа прочности, кинематики, динамики, гидрогазодинамики и теплопередачи. Прочтя книгу, читатель получит полное представление о функциональности алгоритмов и программ, ознакомится с методиками использования численных методов, присутствующих в популярной системе проектирования. Книга может быть полезна как начинающим специалистам для формирования мировоззрения в области инженерного анализа, так и опытным инженерам-расчетчикам для углубления и конкретизации знаний применительно к современным реализациям расчетных модулей SolidWorks. Особенностью издания является обсуждение вопросов, связанных с совместным применением нормативных расчетных методик и универсальных компьютерных моделей, на базе реальных инженерных задач. Прослеживается путь решения от постановки задачи до обсуждения результатов. Материал книги в основном базируется на версиях продуктов 2009 года. В качестве приложений предлагаются задачи Конкурса мастеров SolidWorks/COSMOSWorks, сопровождаемые результатами. К книге прилагается DVD диск, содержащий геометрические и расчетные модели большинства задач, на базе которых построена книга. Многие модели включают результаты расчетов. Также на диск помещены полноцветные иллюстрации, приведенные в книге.
Алямовский, А. А. Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation [Электронный ресурс] / А. А. Алямовский. - Москва : ДМК Пресс, 2010. - 464 с.: ил. - (Серия «Проектирование»). - ISBN 978-5-94074-586-0. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/408444 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Инженерные расчеты
в SolidWorks Simulation

Алямовский А. А.

Москва, 2010

УДК 
004.4
ББК 
32.973.26-018.2
 
А60

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то 
ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев 
авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность 
технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную 
точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

© Алямовский А. А., 2010
   ISBN 978-5-94074-586-0 
© Оформление ДМК Пресс, 2010

Предметом книги является подробное рассмотрение реальных инженерных проблем, решенных посредством модулей SolidWorks Simulation (COSMOSWorks, COSMOSMotion и COSMOSFloWorks). 
Это задачи анализа прочности, кинематики, динамики, гидрогазодинамики и теплопередачи. 
Прочтя книгу, читатель получит полное представление о функциональности алгоритмов  и программ, ознакомится с методиками использования численных методов, присутствующих в популярной 
системе проектирования. Книга может быть полезна как начинающим специалистам для формирования мировоззрения в области инженерного анализа, так и опытным инженерам-расчетчикам для 
углубления и конкретизации знаний применительно к современным реализациям расчетных модулей 
SolidWorks.
Особенностью издания является обсуждение вопросов, связанных с совместным применением 
нормативных расчетных методик и универсальных компьютерных моделей, на базе реальных инженерных задач. Прослеживается путь решения от постановки задачи до обсуждения результатов.
Материал книги в основном базируется на версиях продуктов 2009 года.
В качестве приложений предлагаются задачи Конкурса мастеров SolidWorks/COSMOSWorks, сопровождаемые результатами.
К книге прилагается DVD диск, содержащий геометрические и расчетные модели большинства 
задач, на базе которых построена книга. Многие модели включают результаты расчетов. Также на диск 
помещены полноцветные иллюстрации, приведенные в книге.
УДК 004.4
ББК 32.973.26-018.2

Алямовский А. А.
А60 
Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation. М.: ДМК Пресс, 2010. 464 с., 
ил. (Серия «Проектирование»).
ISBN 978-5-94074-586-0

Алямовский Андрей Александрович

Инженерные расчеты в SolidWorks Simulation

 
Ãëàâíûé ðåäàêòîð 
Ìîâ÷àí Ä. À.
dm@dmk-press.ru
 
Ëèòåðàòóðíûé ðåäàêòîð 
Ñòóêàëîâà Î. Ì. 
 
Âåðñòêà 
Ñòàðöåâîé Å. Ì.
 
Äèçàéí îáëîæêè 
Ìîâ÷àí À. Ã.

Ïîäïèñàíî  â ïå÷àòü 19.08.2009. Ôîðìàò 70×1001/16 . 
Ãàðíèòóðà «Ïåòåðáóðã». Ïå÷àòü îôñåòíàÿ.
Óñë. ïå÷. ë. 43,5. Òèðàæ 1000 ýêç. 

Èçäàòåëüñòâî  ÄÌÊ Ïðåññ
Web-ñàéò èçäàòåëüñòâà: www.dmk-press.ru
Internet-ìàãàçèí: www.alians-kniga.ru

Краткое содержание

Введение ...................................................................................  9  

Предисловие .......................................................................... 11

Глава 1
Расчет на прочность посредством 
COSMOSWorks (SolidWorks Simulation) ..................... 16

Глава 2
Кинематический и динамический анализ 
посредством COSMOSMotion 
(SolidWorks Motion) ........................................................... 334

Глава 3
Анализ гидрогазодинамики и теплопередачи 
посредством COSMOSFloWorks 
(SolidWorks Flow Simulation) ......................................... 375

Глава 4
Версия 2009 года – новые возможности ............... 436

Заключение .......................................................................... 459

Приложение.
Задачи конкурсов мастеров COSMOSWorks ........ 461

 

Содержание

Введение .................................................................................... 9

Предисловие .......................................................................... 11

Глава 1
Расчет на прочность посредством COSMOSWorks 
(SolidWorks Simulation) ...................................................... 16

1.1.  Особенности реализации контактных условий 
для оболочек с телами и с оболочками 
для несовместных сеток ...................................................... 17

1.2. Построение моделей сборок со сложными 
контактными условиями на примере гайковертов ............ 26
1.2.1.  Гайковерт с зубчатыми храповыми колесами ................. 26
1.2.2.  Гайковерт с храповым колесом и собачками .................. 43
1.2.3.  Выводы ......................................................................... 56

1.3.  Расчет сварных рамных конструкций, модели 
которых выполнены из листового металла и балок ........... 57

1.4. Расчет болтосварных конструкций, модели 
которых выполнены посредством твердых тел .................. 73

1.5.  Расчет строительных конструкций из дерева и металла .... 92
1.5.1.  Расчет ветровой нагрузки ............................................. 93
1.5.3.  Расчет ветровой нагрузки на базе СНиП  ..................... 106
1.5.4.  Прочность и жесткость ................................................ 106
1.5.5.  Расчет колонны ........................................................... 132
1.5.6.  Расчет на прочность с учетом ветровой нагрузки ........ 143
1.5.7.  Балочная модель  ........................................................ 145
1.5.8.  Выводы ....................................................................... 155

1.6.  Прочность механизма подключения ступицы 
переднего колеса с учетом контактной задачи 
с пластичностью ................................................................. 156

Содержание 5

1.7.  Расчет фланцевых соединений ......................................... 170
1.7.1.  Расчет посредством объемных конечных элементов ... 171
1.7.2.  Расчет на базе комбинированной сетки ....................... 184
1.7.3.  Выводы........................................................................ 193

1.8.  Расчет пружины .................................................................. 193
1.8.1.  Условия функционирования 
и геометрическая модель ............................................ 194
1.8.2.  Расчет по геометрически-нелинейной модели ............ 195
1.8.3.  Расчет по линейной модели ........................................ 203
1.8.4.  Выводы ....................................................................... 204

1.9.  Структурная модель железобетонной кессонной плиты .... 205
1.9.1.  Особенности структурной модели железобетона ........ 205
1.9.2.  Особенности конечно-элементной реализации 
армированной конструкции ......................................... 207
1.9.3.  Интерпретация результатов ........................................ 214
1.9.4.  Влияние схемы опирания на жесткость и прочность .... 217
1.9.5.  Влияние центрального отверстия ................................ 221
1.9.6.  Плита под нагрузкой .................................................... 221
1.9.7.  Выводы........................................................................ 223

1.10.  Особенности решения нетиповых задач 
многоцикловой усталости ................................................ 224
1.10.1.  Имитация «мертвой нагрузки» в сочетании 
со знакопеременной силой ....................................... 224
1.10.2.  Имитация «мертвой нагрузки» в сочетании 
с пульсирующей силой .............................................. 230
1.10.3.  Скользящая сила ....................................................... 231
1.10.4.  Усталость вращающегося вала при изгибе  ............... 237
1.10.5.  Усталость вращающегося диска при действии 
радиальной силы ....................................................... 237

1.11. Расчет колеса с диском из легкого сплава ..................... 237
1.11.1.  Определение сопротивления усталости колес 
при изгибе с вращением ........................................... 237

Содержание

1.11.2.  Определение сопротивления усталости 
при динамической радиальной нагрузке ................... 239
1.11.3.  Определение жесткости бортовых закраин обода ..... 240
1.11.4.  Определение сопротивления колеса удару 
под углом 30°  ............................................................ 244
1.11.5.  Определение сопротивления колеса удару – 
численная модель ..................................................... 245
1.11.6.  Выводы ..................................................................... 270
1.11.7.  Замечание ................................................................ 271

1.12. Расчет эффективных характеристик композитов .......... 272
1.12.1.  Базовый математический аппарат ............................. 272
1.12.2.  Отработка расчетных моделей  .................................. 275
1.12.3.  Расчет эффективных модулей для однонаправленного 
материала с гексагональной упаковкой арматуры ..... 288
1.12.4.  Структурная модель однонаправленного композита 
применительно к расчету эффективной прочности ..... 302
1.12.5.  Выводы ..................................................................... 309

1.13. Расчет металло-композитного баллона давления ........ 310
1.13.1.  Твердотельная модель анизотропной конструкции  ..... 310
1.13.2.  Использование многослойных анизотропных 
оболочек в сочетании с твердым телом ..................... 313
1.13.3.  Построение расчетной модели композитного 
баллона, армированного по геодезической 
траектории ................................................................ 315
1.13.4.  Использование многослойных анизотропных 
оболочек .................................................................... 317
1.13.5.  Интерпретация и анализ результатов ......................... 321
1.13.6.  Критерии прочности анизотропных материалов 
и их применение ........................................................ 329
1.13.7.  Выводы ...................................................................... 333

Содержание 7

Глава 2
Кинематический и динамический анализ 
посредством COSMOSMotion 
(SolidWorks Motion) ........................................................... 334

2.1. Динамический анализ 
и уравновешивание конусной дробилки  .......................... 335
2.1.1.  Постановка задачи ...................................................... 335
2.1.2.  Адаптация геометрической модели ............................. 339
2.1.3.  Подготовка динамической модели .............................. 344
2.1.4.  Динамический анализ ................................................. 347
2.1.5. Уравновешивание системы относительно сил ............. 353
2.1.6.  Уравновешивание системы относительно моментов ... 356
2.1.7.  Модель с податливыми втулками  ................................ 358
2.1.8.  Выводы ....................................................................... 362

2.2. Принудительное движение вдоль траектории ................. 363

2.3. Построение геодезической траектории 
поверхности вращения ...................................................... 368

Глава 3
Анализ гидрогазодинамики и теплопередачи 
посредством COSMOSFloWorks 
(SolidWorks Flow Simulation) ......................................... 375
3.1. Тепловое испытание радиатора отопления ..................... 376
3.2. Нестационарная тепловая задача для объекта, 
движущегося со сверхзвуковой скоростью ...................... 399
3.2.1.  Стратегия решения нестационарной тепловой 
задачи при наличии сверхзвукового течения ............... 400
3.2.2.  Стационарный расчет сверхзвукового течения ........... 401
3.2.3.  Нестационарный тепловой расчет – 
постановка задачи ...................................................... 410

Содержание

3.2.4.  Нестационарный тепловой расчет – 
управление процессом решения ................................. 413
3.2.5.  Выводы ....................................................................... 415

3.3. Расчет мачты на ветровую нагрузку .................................. 417
3.3.1.  Расчет по СНиП ........................................................... 418
3.3.2.  Стационарная модель ................................................. 419
3.3.3.  Нестационарная модель .............................................. 429
3.3.4.  Оценка резонансного вихревого возбуждения ............ 434
3.3.5.  Выводы ....................................................................... 435

Глава 4
Версия 2009 года – новые возможности ............... 436

4.1. SolidWorks Motion ................................................................ 438
4.1.1.  Общие усовершенствования ....................................... 438
4.1.2.  Функциональность ...................................................... 440

4.2. SolidWorks Flow Simulation .................................................. 444
4.2.1.  Общие усовершенствования ....................................... 444
4.2.2.  Физические модели .................................................... 445
4.2.3.  Препроцессор ............................................................. 447
4.2.4.  Постпроцессор ........................................................... 447

4.3. SolidWorks Simulation .......................................................... 449
4.3.1.  Общие усовершенствования ....................................... 449
4.3.2.  Интерфейс .................................................................. 450
4.3.3.  Граничные условия ...................................................... 452
4.3.4.  Сетка ........................................................................... 453
4.3.5.  Изменения в реализации анализов 
определенных типов.................................................... 453
4.3.6.  Соединители ............................................................... 455
4.3.7.  Контактные условия .................................................... 455
4.3.8.  Отображение и обработка результатов........................ 458

Заключение .......................................................................... 459

Приложение.
Задачи конкурсов мастеров COSMOSWorks ........ 461

Введение

Данная книга является продолжением двух книг: «SolidWorks/COSMOSWorks. 
Инженерный анализ методом конечных элементов» и «SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике»1, которые вышли двумя изданиями. 
Они отслеживают изменения как в непрерывно развивающихся программных 
продуктах, так и в понимании автором их идеологии и конкретного содержания. 
Если в предыдущих изданиях существовал определенный компромисс 
между изложением содержания программ, описанием их интерфейса, то особенностью данной книги является ориентация на задачи, возникшие непосредственно в инженерной практике. Причина здесь в том, что современные версии 
COSMOSWorks (начиная с версии 2009 года – SolidWorks Simulation), COSMOSMotion (SolidWorks Motion) имеют русскоязычный интерфейс, справочную систему и описание учебных примеров. При этом справочная система является вполне 
достаточной для овладения собственно программой, а также для понимания базовых принципов расчетных методик. COSMOSFloWorks (начиная с версии 
2009 года – SolidWorks Flow Simulation) имеет предельно подробное описание 
интерфейса и алгоритмов в совокупности с впечатляющей номенклатурой тестовых примеров. К сожалению, в силу объективных причин, COSMOSFloWorks до 
сих пор не локализован. Однако значительная часть этих материалов – в интерпретации непосредственных авторов-разработчиков программы – воспроизведена в одном из упомянутых изданий.
Помимо учебных материалов, входящих в стандартную поставку, существуют 
фирменные пособия, используемые в учебных центрах SolidWorks Corporation, 
 у официальных дилеров, в частности в SolidWorks Russia. Они охватывают практически весь диапазон настроек, инструментов, интерфейс как собственно SolidWorks 
на различных уровнях его применения, так и абсолютного большинства модулей, разрабатываемых непосредственно SolidWorks Corp. или во взаимодействии 
с фирмой. Кстати говоря, часть соответствующей документации доступна и на русском языке. К сожалению, пособия к курсам по расчетным модулям, по крайней 
мере, в 2009 году, имеются только в англоязычном варианте. В фирме SolidWorks 
Russia выполняется адаптация этих методик применительно к отечественной 
специфике, например, значительное внимание уделяется оформлению чертежей в соответствии с отечественными стандартами. Разумеется, разрабатываются 
и внедряются оригинальные учебные курсы. Следует отметить, что абсолютное 
большинство учебных программ одинаковы, как для коммерческих клиентов, так 
и для образовательных и научных учреждений. Для последних существуют специальные учебные и академические лицензии, абсолютно полные по функциональности (в частности, расчетные модули входят у них в максимально возможных 
конфигурациях), но радикально более дешевые. Это обеспечивает актуальность

1 Книга «SolidWorks. Компьютерное моделировании в инженерной практике» 
написана в соавторстве.

Введение

информации, предоставляемой образовательным учреждениям и, в какой-то мере, 
помогает им поддерживать современный уровень обучения.
Можно утверждать, что данная книга дополняет, как к официальные публикации и учебные материалы, так и те, которые являются частной инициативой. 
Первые – в большей степени, вторые – в меньшей ориентированы на освоение 
функциональности безотносительно конкретной сферы ее использования. Здесь 
же преследовалась цель – описать процесс решения реальных задач. При этом изложение имеет степень подробности, подкрепленную большим иллюстративным 
материалом, которая позволит улучшить технику работы с программами. Более 
того, книгу можно прочитать до знакомства с базовыми учебными материалами. 
Здесь, правда, рекомендуется сначала изучить основы соответствующих численных методов применительно к механике сплошной среды, динамике, гидрогазодинамике. Получив информацию о законченных решениях, можно с самого начала 
составить относительно полное представление о предмете. Такой путь более естествен для специалиста с хорошей инженерной эрудицией.
Одна из глав книги посвящена новым (на момент подготовки рукописи это 
была версия 2009 года) возможностям модулей Simulation. Здесь от общей идеологии допущено некоторое отступление, когда часть материала излагается на абстрактных примерах. Это связано с тем, что подобрать достойные общего внимания практические задачи просто не было возможности.

Предисловие

Надо сказать, что в настоящее время в России происходит своего рода второе пришествие инструментов численного моделирования в инженерии. Один из пиков 
активности наблюдался в конце семидесятых – начале восьмидесятых годов и был 
связан с выходом инструментов вычислительной техники и программирования на 
достаточно высокий уровень. Ситуация характеризовалась тем, что трудоемкость 
собственно программирования (со всей сопутствующей деятельностью в виде 
содержания и обслуживания ЭВМ) уменьшилась до уровня, позволяющего прикладным специалистам заниматься разработкой программ. Само собой, существовала и объективная потребность в инструментах инженерного анализа. К сожалению, в силу многих причин усилия многочисленных коллективов разработчиков 
и отдельных энтузиастов практически не реализовались в виде отчуждаемых программных продуктов. Однако именно тогда были разработаны алгоритмы, создан 
и систематизирован математический аппарат, который актуален и по сей момент.
В силу известных обстоятельств, накопленный потенциал в последующее десять – пятнадцать лет не был воплощен в коммерческих программах. И это даже 
несмотря на то, что персональные компьютеры и соответствующие инструменты 
программирования уже в начале девяностых позволяли создавать эффективные 
инструменты компьютерного анализа. Одна из основных причин – это отсутствие 
объективного заказа, поскольку немногочисленные потребители вполне удовлетворялись программами зарубежного производства, поступающими как из легальных, так и, по большей части, из других источников.
Сегодняшняя заинтересованность в использовании компьютерного анализа 
в России, как представляется, основана на двух сопоставимых по значимости 
факторов. Первый – это собственно потребность в инструментах для создания 
конкурентоспособных изделий, когда использование традиционных «ручных» 
расчетов (пусть и реализованных посредством вычислительной техники) не гарантирует каких-либо значимых улучшений. Да и использовать традиционные 
подходы становится весьма затруднительно из-за человеческого фактора: передать наработанные навыки, основанные на многолетней адаптации прикладных 
узкопрофильных математических моделей к опытным результатам, ничуть не 
легче, чем освоить универсальные инструменты численного анализа. При этом 
выбора у конечного «потребителя» инженерных кадров, в принципе, и не остается: 
система высшего инженерного образования также приобрела отчетливый акцент 
на освоении «компьютерного моделирования» вместо систематического изучения 
конкретных математических методов в совокупности с реальным экспериментом.
Вторая, не менее значимая причина роста популярности программ, анализа – 
наличие предложения в виде относительно доступного по цене и крайне доступного по интерфейсу программного обеспечения в сочетании с приемлемой ценой 
компьютеров. У организаций, собственно, и не нет альтернативы – «старое» воспроизвести затруднительно, а «новое» уже, вроде как, стало общепринятым – 
отсутствие в арсенале фирмы того или иного расчетного пакета не считается 

Предисловие

признаком хорошего тона. Провокационную, в определенном смысле, роль играют и исполнители – иногда они настроены на привлечение все более сложных 
«универсальных» инструментов без адекватного не то чтобы понимания, а даже 
представления о том, как этот комплекс математики, алгоритмов, данных функционирует. Как показывает практика, подавляющая часть вопросов, возникающих 
у пользователя, не связана с собственно методологией, а особую озабоченность 
вызывают разного рода интерфейсные проблемы, стремление быть «на передовых 
рубежах» по части поддержки/отсутствия таковой разнообразных операционных 
систем, специализированного аппаратного обеспечения, экзотических аппаратных средств, других моментов, отвлекающих от конечного результата. В первую 
очередь этими результатами должны быть адекватные модели реальных объектов 
и процессов.
В этой связи интересно отметить, что рост производительности и доступности вычислительной техники слабо коррелирован с практическими результатами. 
Можно предположить, что производительность единственного современного персонального компьютера сопоставима с совокупными ресурсами всех вычислительных 
систем шестидесятых годов, когда развитие, например, авиационно-космической 
техники происходило куда более интенсивно, чем сейчас. Это утверждение можно, 
помимо многих других причин, объяснить тем, что уровень подготовки пользователей должен быть адекватен предоставленным ему ресурсам.
Особенности методов инженерного анализа, базирующихся на численных 
методах таковы, что практически на всех этапах работы: при подготовке геометрической модели, приложении закреплений и нагрузок, постановке контактных 
условий, выполнении дискретизации, настройке параметров решающих процедур, 
отображении и интерпретации результатов, и т.д. присутствует неоднозначность. 
Недаром же, изрядное число книг, издаваемых за рубежом, в названии содержит 
слово «искусство» или производные от него. На самом деле, природа этого «искусства» вполне аналогична тому, что присутствует во многих сферах деятельности: 
при равных условиях конечные результаты, полученные различными исполнителями, могут отличаться. Поэтому компьютерные модели, начиная с некоторого уровня сложности, требуют как определенного уровня формальных знаний 
в конкретных областях, так и некоторой доли творчества, умения ощутить грань 
между допустимой и неприемлемой точностью, отделить проблемы, порождаемые 
несовершенством программы от результатов своей деятельности. Конечно, большинство вопросов решаются посредством «объективных» инструментов, однако 
случаев, когда требуется экспертный, субъективный по характеру анализ более 
чем достаточно.
Иногда одним из факторов, стимулирующих внедрение расчетных программ, 
называют возможность замены или сокращения натурных экспериментов за счет 
компьютерной симуляции. Однако, как показали недавние события, связанные 
с многочисленными отказами сложной новой техники на этапе завершающих испытаний, имевшая когда-то место эйфория, основанная на превратно понимаемой 
универсальности и самодостаточности компьютерных расчетов, становится неактуальной. Разумеется, суть проблем не только в несовершенстве инструментов, 

Предисловие 13

но в человеческом факторе. Он, в свою очередь, складывается из недостатка знаний в предметной области, а также из непонимания (недопонимания) особенностей реализации знаний в конкретных программах. Эти составляющие, даже при 
приближении качества и функциональности программ к идеалу, неустранимы 
в принципе. Поэтому экспериментальная отработка, тоже, кстати, не свободная от 
потенциальных методических ошибок, является обязательной.
Еще одним объектом для полемики являются взаимоотношения между существующими стандартами, в частности, ГОСТ, СНиП1, другими нормативными документами с одной стороны и расчетными программами – с другой. Первые, как 
правило, создавались до массового внедрения вычислительных моделей и поэтому базируются на совокупности эмпирических данных и упрощенных аналитических методик. В целом эта система остается вполне работоспособной, несмотря на 
настойчивые попытки пересмотреть (по сути, ослабить) ее, законодательно подменив некими «регламентами», расширяющими полномочия (произвол) производителя. Это делается «сверху». С другой стороны – со стороны расчетчиков – 
активность направлена на признание правомочности компьютерных моделей за 
счет отказа от традиционных, основанных на явной математике.
Будучи объективно заинтересованным во всемерном распространении компьютерных систем инженерного анализа и SolidWorks с расчетными модулями, 
в частности, автор полагает, что следует здраво сочетать нормативные и численные расчеты. Во-первых, постановка типовых задач в части граничных условий, 
нагрузок наилучшим образом сформулирована именно в стандартах. Также там, 
как правило, однозначно сформулированы критерии, определяющие пригодность 
изделия к эксплуатации, нормативные запасы прочности. Что же касается собственно решения, то здесь возможности стандартов ограничены уровнем теоретической базы. В частности, для задач строительной механики балочно-стержневых 
систем она лимитирована статически определимой постановкой. Для статически 
неопределимых моделей в СНиПах предлагается использовать компьютерные методы без конкретизации их происхождения.
При расчете узлов строительных конструкций потенциал нормативных документов состоит в адаптации подходящих разделов «Сопротивления материалов» 
и «Деталей машин». Абсолютное большинство соответствующих результатов могут быть с неменьшей точностью получены, например, методом конечных элементов. Однако есть класс задач, где, численные алгоритмы, при внешней простоте, 
порождают неоднозначные для интерпретации результаты. Это, в частности, происходит, когда в расчетной модели присутствует сингулярность. Характерные 
примеры: резьбовые; штифтовые, шпоночные соединения, а также соединения 
сварными швами и контактной сваркой. Здесь более надежным является совместное использование различных инструментов: численно рассчитываются усилия, 
воспринимаемые в отдельном соединении (применительно к сварным швам – некоторыми их отрезками, а к контактной сварке – отдельной сварной точкой), после 
чего в ход вступают нормативные оценки. Поправки на сингулярность, локальную 

1 СНиП – Строительные нормы и правила.

Предисловие

пластичность, ослабление и неоднородность материала, прочие факторы, оценка 
которых традиционной линейной моделью связана с определенными сложностями, учитываются посредством всевозможных поправок, основанных на сочетании 
экспериментальных моделей с аналитической математикой.
В ряде случаев компьютерные методы, в зависимости от типа конкретной программы или доступной пользователю конфигурации, имеют определенные ограничения. В этом случае, аналитические оценки, при всех их упрощениях и ограничениях, остаются единственно возможным инструментом. При этом численные расчеты могут быть использованы для получения некоей промежуточной информации. 
Характерным примером является, например, расчет конструкций под действием 
ветрового резонанса. Адекватная компьютерная модель явления подразумевает 
связанный гидрогазодинамический и упругий динамический анализ. Далеко не 
все программные комплексы, а также редкие пользователи в состоянии эту модель 
реализовать. В то же время инструменты, доступные квалифицированному инженеру, в частности, COSMOSFloWorks достаточно легко решают задачу определения частот схода вихрей с неподвижного тела произвольной, по сути, формы. 
Относительно точная оценка этих параметров крайне полезна при использовании 
в дальнейшем аналитических методик.

Благодарности

Как упоминалось, в основе книги лежат реальные примеры, возникшие в процессе 
взаимодействия как обладателями коммерческих и учебных лицензий программ, 
так и, надо сказать, с теми, кто использует программы, если можно так выразиться, 
в целях «тестирования». Поскольку результат работы с неким инструментом после его (результата) появления отчужден (в философском, разумеется, смысле) 
от этого инструмента, то интересные задачи, независимо от источника, могут быть 
предметом общего интереса.
Значительная часть расчетов выполнена на базе геометрических моделей, 
предоставленных пользователями. Когда это не противоречит обстоятельствам, 
связанным с соблюдением авторских прав, то соответствующие модели: геометрические и расчетные помещены на диск, прилагаемый к книге. В противном случае 
материал ограничен иллюстрациями и описанием.
Поэтому автор выражает благодарность всем: людям и организациям, кто прямо или косвенно принял участие в создании первичного материала для расчета, 
а также участвовал в консультациях в ходе получения результатов.
Автор благодарен своим коллегам – сотрудникам фирмы SolidWorks Russia, поскольку без доступа к актуальным версиям программ, а также возможности взаимодействовать со специалистами в широком круге вопросов, связанных 
с SolidWorks, получить достойный результат было бы трудно. Понятно, что определенная часть работы по созданию книги осуществлялась с привлечением ресурсов фирмы. Это, по всей видимости, нашло понимание со стороны коллег.
Автор благодарен сотрудникам фирмы SolidWorks Corporation за возможность 
оперативно получать квалифицированную консультации, связанные с многочисленными тонкостями в функционировании программ, а также за предоставленную документацию.
Автор благодарен разработчикам COSMOSFloWorks (SolidWorks Flow Simulation) – сотрудникам российского представительства фирмы Mentor Graphics за 
помощь в освоении и в технической поддержке данного расчетного модуля, без 
чего круг вопросов, рассматриваемых здесь, был бы существенно уже, а оставшиеся результаты потребовали бы больше усилий.
И, в конце концов, автор благодарен многочисленным читателям, которые проявили искренний интерес к предыдущим книгам. Это стало одним из основных 
стимулов для продолжения достаточно трудоемкой деятельности.

К покупке доступен более свежий выпуск Перейти