МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ 8-ой семестр

реклама
1
Кафедра 609
Столярчук В.А.
2011
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСОВОЙ
РАБОТЕ
«Алгоритмизация и модификация САЕ-систем
(на примере САЕ Sigma и Nastran) »
по дисциплине «Моделирование физических и технических систем»
8-ой семестр
СОДЕРЖАНИЕ
Курсовая работа 8-го семестра
1. 1-ая (обязательная) часть курсовой работы 8-го семестра
1.1. Содержание 1-ой части КР 8-го семестра
1.2. Пояснения к выполнению пунктов задания 1-ой части КР 8-го семестра и
требования к оформлению отчета
2. 2-я часть курсовой работы 8-го семестра
3. Организация работы в 8-ом семестре
Детальное рассмотрение всех аспектов использования программной
системы Sigma, вопросы, связанные с алгоритмизацией, а также выполнением
курсовых работ приведено в подсистеме «Помощь» комплекса Sigma.
Файл подсистемы «Помощь» включает следующие разделы:
 Теоретические основы.
 Программный комплекс Sigma.
 Работа с программным комплексом
 Подпрограммы расчетного блока
 Дополнительные материалы
 Примеры выполнения отдельных заданий КР в Sigma и Nastran.
2
Почти каждый раздел делится на главы. Число этих глав 51.
Общее требование по курсовым работам.
Все пункты отчетов по курсовым работам должны заканчиваться
выводом или заключением, кратко формулирующим итоги выполнения
данного пункта. Все графики, картины напряженно-деформированного
состояния и другие графические материалы отчета должны снабжаться
анализом, комментариями или выводом.
Курсовая работа 8-го семестра
«Интеллект состоит в том,
чтобы узнавать подобие разных вещей
и разницу подобных»
Шарль Луи де Монтескье, 18 век
«Алгоритмизация и модификация САЕ-систем
(на примере САЕ Sigma и Nastran) »
Прикладная направленность курсовой работы 8-го семестра заключается
в решении задачи по расчету напряжённо-деформированного состояния
плоской пластины методом конечных элементов в учебной системе Sigma и
коммерческой системе Nastran.
Целью курсовой работы 8-го семестра является:
 углублённое знакомство студентов с САЕ - системами (учебной системой
Sigma и коммерческими системами конечно-элементного анализа Nastran и
(или) AnSys);
 исследование работы алгоритма МКЭ в системах Nastran и (или) AnSys на
примере реализации учебной САЕ Sigma,
 получение навыков разработки отдельных подсистем и модулей для системы
Sigma на основе других алгоритмов;
 изучение и применение методов обработки результатов численного
эксперимента;
 приобретение
опыта
в
практических
вопросах
проектирования
математического обеспечения и конструирования соответствующих
алгоритмов для САЕ - систем.
Курсовая работа состоит из двух частей. Каждая из частей включает
выполнение программного и исследовательского разделов.
1.
1-ая (обязательная) часть курсовой работы в 8-ом семестре.
3
1.1. Содержание 1-ой части КР 8-го семестра.
Вариант задания совпадает с вариантом КР 7-го семестра, включая геометрию
пластины, граничные условия и внешние воздействия. Все изменения в задании,
внесенные в процессе работы над КР 7-го семестра, должны быть учтены в КР 8го семестра. Студент может использовать все наработки КР 7-го семестра, внося
необходимые изменения в соответствии с заданием КР 8-го семестра.
В 1-ой части работы студент выполняет 9 обязательных пунктов задания,
подкрепляющих лекционный материал и выполняемых по мере прохождения в
семестре соответствующих разделов лекционного материала.
П.1. На основе результатов работы КР 7-го семестра изменяет деление
пластины на 8-ми-узловые зоны таким образом, чтобы границы некоторых зон
приблизительно совпадали с границами подобластей с повышенным уровнем
напряжений и с границами подобластей с пониженным уровнем напряжений.
Для границ зон рекомендуется использовать простейшие геометрические
линии: прямая, окружность.
Результаты работы необходимо согласовать с преподавателем. Добиться
правильного расчета проекта до NRC=12 при толщине пластины
=  ном ,
найденной в П.4. КР 7-го семестра и значениях характеристик материала из КР 7-го
семестра,
рассчитав и установив требуемые размерности массивов для
максимального NRC, используя результаты исследования размерностей массивов в
КР 7-го семестра.
П.2. Модифицируя подпрограммы FORMDD и (или) GRIDDM (выбрав
наиболее рациональный способ), реализует назначение разных свойств КЭ в
подобластях с малым, средним и высоким уровнем напряжений.
При этом в подобластях со средним уровнем напряжений использует материал
прошлого семестра, с пониженным уровнем напряжений – материал
6061-Т651 Al Plate (из банка материалов FEMAP) толщиной, меньшей  ном ,
но не меньше технологически допустимой 0.1см, а в областях с повышенным
уровнем напряжений – материал 2024-Т351 Al Plate (также из банка материалов
FEMAP) толщиной, большей  ном . Пример назначения разных свойств КЭ
реализован в проекте example3.
Окончательные значения толщин для всех свойств КЭ надо подобрать из
условий равнопрочности по напряжениям с максимальными значениями, стараясь
вывести хотя бы одно из максимальных значений напряжений примерно на 0.8 от
значений допускаемых напряжений.
Точность задания толщин не должна
превышать 0.01см.
В случае использования только 2-х материалов (обусловленном результатами
выполнения КР предыдущего семестра) - подбирает толщины этих 2-х материалов,
4
включая в этом случае и основной, также из условий равнопрочности по
напряжениям с максимальными значениями, стараясь вывести хотя бы одно из
максимальных значений напряжений примерно на 0.8 от допускаемых напряжений.
Цель – снизить резкие пики, выровнять эти напряжения или добиться
плавного перехода от одного значения к другому по всей площади пластины, не
превысив, тем не менее, допускаемых напряжений.
Проект должен правильно рассчитывать до NRC=12.
Примечание: Задание номера свойства конечного элемента может быть
осуществлено двумя способами (демонстрация - в Example3):
а) в программе GRIDDM вызовом подпрограммы PROPERTYGRIDDM;
б) в программе FORMDD вызовом подпрограммы PROPERTYFORMDD.
Возможны и другие варианты.
Обе подпрограммы PROPERTYGRIDDM и PROPERTYFORMDD находятся в
файле FINDNODD. Подпрограмма PROPERTYGRIDDM назначает номера свойств
конечным элементам, находящимся в конкретных зонах, в соответствии с номерами
этих зон. Подпрограмма PROPERTYFORMDD назначает номера свойств КЭ
исходя из геометрического расположения КЭ. При конкретной реализации
необходимо составить алгоритмы, которые наилучшим образом будут назначать
номера свойства конкретному элементу тем или иным способом.
В заключение П.2. провести анализ полученного решения при NRC=7, определив
области особо опасных напряжений и наибольших перемещений. Дать общую
характеристику напряженно-деформированного состояния пластины.
П.3. (дополнительный, по отдельному заданию преподавателя). В подпрограмме
force дополняет реализацию распределения сил по узлам от распределённой
нагрузки по заданной формуле, осуществлённую в 7-ом семестре, реализацией
распределения сил по узлам от распределённой нагрузки по интерполирующему
полиному с переключением способа распределения (функция или полином) через
панель основных параметров с помощью какого-либо свободного параметра
(например, PRM6).
При этом необходимо:
 выделить наиболее характерные точки функции распределенной нагрузки q (x)
и разбить зону приложения q (x) на некоторое число n интервалов, после чего
подсчитать по формуле для q (x) значения q в образовавшихся (в том числе
характерных и граничных) точках;
 образовать таблицу значений аргумента х и значений q для n+1 точек;
 построить интерполирующий полином по любым из этих n+1 значений,
включая, прежде всего, характерные и граничные точки q (x) для уменьшения
степени интерполирующего полинома. (Для определения коэффициентов
полинома,
интерполирующего
функцию
распределённой
нагрузки,
рекомендуется использовать какую-нибудь распространённую программу,
например, SigmaPlot);
5
 проверить степень совпадения исходной функции и заменяющего его
полинома и отличие суммарной силы от распределённой нагрузки q,
подсчитанной по заданной формуле и силы, полученной с помощью
интерполирующего полинома. Если отличие будет существенным (более 2%),
то увеличить число точек для построения интерполирующего полинома. Тем
самым определить необходимую степень интерполирующего полинома;
 добиться правильного расчета проекта до NRC=11-12.
 получить окончательное решение с помощью полинома.
 провести анализ полученного решения при NRC=7, определив области особо
опасных напряжений и наибольших перемещений. Дать общую
характеристику напряженно-деформированного состояния пластины.
Примечание к п.п. 1-3: требования к формированию зон и КЭ, реализации
граничных условий и нагрузки совпадают с требованиями пунктов 1 и 2 курсовой
работы 7-го семестра.
П.4. исследует возможности, ограничения и эффективность работы алгоритмов
триангуляции и оптимизации сетки КЭ в зависимости от числа конечных
элементов, узлов или NRC. При выполнении п.4 границы областей с разными
свойствами КЭ при оптимизации не должны изменяться. Неизменность границ
свойств КЭ в процессе оптимизации сетки поддерживается подпрограммой
findnodd.for, пример реализации которой можно посмотреть в Example 3.
В то же время, для полноты исследования необходимо добиться работы
алгоритма во всех зонах. Студент может использовать подпрограммы fs (файл
w1calc) и GETFINE (файл w2calc). При необходимости студент модифицирует эти
подпрограммы в соответствии с решаемыми задачами.
Целью П.4. является максимально полное заключение об особенностях работы
алгоритма оптимизации сетки, эффективности его работы и выполнения функций,
для которых он предназначен.
Привести анализ работы алгоритма, указав зоны в которых он работает
наиболее интенсивно, и зоны, в которых его работа проявилась наименьшим
образом. Попытаться указать причину того и иного явления.
4.1.
а) проводит оптимизацию сетки статическим и динамическим шагом с
проверкой сохранение границ свойств КЭ. На основании визуального сравнения
устанавливает наибольшее изменение сетки, произведенное тем или иным
алгоритмом.
б) выбирает точку для дальнейшего исследования. Исследуемая точка должна
иметь целые (желательно) координаты, располагаться в области опасных
напряжений, но не находиться в непосредственной близости к местам нагружения
пластины и на границах изменения свойств КЭ. При этом, по крайней мере, два
6
вида напряжений должны иметь значения, превышающие уровень 10000Н/см2 при
NRC=7. Точка должна находиться в области существенного изменения сетки в
результате оптимизации.
Желательно также, чтобы при всех NRC точка находилась как бы внутри одного
КЭ, изменяющегося только в размерах. Выполнение всех этих условий облегчит
выполнение П. 4, 5. и 6. Выбранную точку согласовать с преподавателем.
в) исследует влияние оптимизации сетки на значения напряжений (без
использования алгоритмов сглаживания) и перемещений для выбранной точки и
определяет в ней для нескольких NRC относительное изменение значений
напряжений в результате использования алгоритма оптимизации. Делает выводы;
4.2. изучает алгоритм оптимизации и исследует эффективность его работы:
изменение минимального угла и среднего минимального угла в процессе
оптимизации в зависимости от NRC. В случае необходимости строит графики.
Делает выводы. При этом, в случае возникновения до оптимизации или после
оптимизации одного и того же значения минимального угла при разных NRC (что
может быть объяснено спецификой области и её разбиения) или когда значение угла
в процессе оптимизации, практически, не меняется, необходимо исключить этот
угол из рассмотрения программным методом. Это объясняется необходимостью
максимально объективно оценить эффективность данного метода оптимизации
сетки.
Значения минимального угла при каждом NRC должны приводиться в текстовом
файле результатов расчета пластины.
4.3. изучает теоретические вопросы оценки качества сеток и определяет
изменение качества сетки с помощью метода штрафных функций (считая каждый из
штрафов равноценным), а также
других характеристик сетки до и после
оптимизации с помощью программы GETFINE, вызываемой из подпрограммы
GRIDDM. GETFINE позволяет оценить качество сетки до оптимизации и после,
предварительно воссоздав функцию плотности по исходной сетке. Модифицирует
GETFINE и FUNCTION GetShapeFine с целью оценки формы конечных элементов
на основе собственных разработок. Для окончательной оценки качества сетки
использует не менее трёх функций штрафа.
Оценивает качество сетки до и после оптимизации по критерию Делоне.
Делает окончательные выводы об эффективности реализованного в программе
алгоритма оптимизации сетки.
Выбирает вид сетки для дальнейшего выполнения КР.
4.4*. (дополнительный, по заданию преподавателя) определяет, при каком
процентном соотношении длины стороны и расстояния от основного узла до
промежуточного возможно изменение положения промежуточного узла зоны при
разных NRC и сопоставляет с теоретическим материалом, изложенным в лекциях
7
для метода изопараметрических координат. Строит график этой зависимости.
Делает выводы по построенной зависимости;
П.5.
а) проводит на выбранном виде сетки расчет в системе Sigma и определяет
выходные результаты работы программы - напряжения (и/или перемещения узлов по отдельному заданию преподавателя) в одной согласованной с преподавателем
в П.3. точке пластины, исследуя сходимость результатов в зависимости от степени
сгущения сетки КЭ.
б) применяет методы регрессионного анализа и
экстраполяции для
получения наиболее достоверного результата, используя программу SigmaPlot или
какую-либо другую программу обработки результатов численного эксперимента.
При построении функций регрессии разрешается игнорировать не более двух из 10
результатов вычислительного эксперимента. Добиваться значения квадратичной
регрессии порядка Rsqr = 0.88-1.0.
При определении напряжений учитывает необходимость выполнения
соответствия результатов, получаемых в Sigma и Nastran-е (AnSys-е).
Примечание: при определении сходимости перемещений узлов, образующих
КЭ с исследуемой точкой, использует только нечетные NRC;
П.6.
а) осуществляет экспорт и расчет модели в Nastran-е (AnSys-е) и определяет
выходные результаты работы программы - напряжения (перемещения) в ранее
заданной точке пластины, исследуя сходимость результатов в зависимости от
степени сгущения сетки КЭ и повторяя последовательность действий п.5. При
задании свойства КЭ и характеристик материала предусмотреть цветовое выделение
каждого из них.
б) проводит сравнение и анализ значений напряжений и перемещений в
системах Sigma и Nastran (AnSys). Делает окончательный вывод по этим
значениям на основании расчетов в 2-х системах (чему равны напряжения и с какой
точностью определяются эти значения.);
в) при NRC=7 или 8 в конечном элементе, которому принадлежит исследуемая
точка, указывает направление координатной оси, относительно которой проводился
расчет в Nastran-е. Определяет NRC, при котором направление основных осей в
Sigma и Nastrane в конечном элементе, которому принадлежит исследуемая точка,
наиболее совпадают.
П.7. оценивает эффективность работы алгоритма упаковки матрицы и
исследует запросы к памяти для хранения матрицы в зависимости (на выбор) от
числа конечных элементов, числа узлов, а также изменение заполнения массивов,
используемых для хранения матрицы в зависимости от количества узлов или числа
КЭ. Исследование проводит для упорядоченных и неупорядоченной матриц.
Оценивает разреженность матрицы при разных NRC, а также влияние на
разреженность работы алгоритма регуляризации сетки.
8
Пояснение
В задание КР 8-го семестра входит анализ схем хранения и алгоритмов
приведения матриц (П.7, П.8), в том числе, при отсутствии подключения
алгоритмов упорядочения. В таких случаях запросы программной системы к памяти
существенно возрастают. Поэтому при выполнении П.7 и П.8 необходимо задать
размерности массивов с учетом максимальных потребностей программы при
выполнении КР. Для определения максимальных размерностей массивов
необходимо отключить алгоритмы упорядочения (см. панель задания основных
параметров), в результате чего в модуле
REMNDD отключается вызов
подпрограммы GENRCM и выполняются операции группы строк:
DO I=1,NP
PERM(I) = I
ENDDO
При выполнении П.7 и П.8. надо будет объяснить в отчете смысл проводимой
операции.
Необходимо также обратить внимание на массивы (например, ENV),
используемые программой по разному назначению.
П.8. оценивает работу алгоритмов упорядочения по критерию минимального
заполнения множителя L, исследует возможности и ограничения прямого и
обратного алгоритма Катхилла-Макки. При этом оценивает эффективность работы
ленточного (с отключением обратного упорядочения) и профильного алгоритмов
Катхилла-Макки (по ширине ленты, профиля, числу операций при решении системы
алгебраических уравнений и т.п.). Сопоставляет ширину ленты и размер профиля
исходной матрицы с матрицей, полученной в результате упорядочения.
Исследует эффективность работы алгоритма в зависимости от назначения
разных начальных узлов (3-4-х) для начала работы алгоритма Катхилла-Макки, для
чего отключает/подключает или изменяет подпрограмму rootls отыскания наиболее
оптимального начального узла.
Для доказательства своих выводов изменяет соответствующие подпрограммы,
а также вывод числовых данных этих программ с целью получения наиболее
наглядного результата.
Внимание! После отключения алгоритмов упорядочения увеличивается
размерность массивов, в которых хранится матрица.
П.9. отмечает
совершенствования.
недостатки
системы
Sigma
и
предлагает
пути
её
П.10*. (дополнительный, по заданию преподавателя) определяет
оптимальную комбинацию толщины двух типов конечных элементов для пластины
минимальной массы при заданных геометрии, нагрузках и граничных условиях. При
этом, следует взять одно NRC, при котором получаются наиболее достоверные
результаты по определяющему напряжению, и, меняя толщины, найти такую их
комбинацию, при которой масса пластины будет наименьшей;
9
1.2. Пояснения к выполнению пунктов задания 1-ой части КР 8-го семестра
и требования к оформлению отчета
В отчете все разделы должны заканчиваться выводом. Выводы должны
сопровождаться графиками и таблицами, число точек которых (число строк)
должно обуславливаться степенью точности, установленной исследователем для
обоснования своих выводов. Каждая таблица в отчете должна сопровождаться
графиком, на основе анализа которого необходимо сделать выводы.
Расположение материала должно быть максимально компактным, но
информативным. Большие размеры PreenyScreen-ов рисунков могут
свидетельствовать о неумении студента работать с изображениями.
Отчет должен начинаться с титульных строк типа:
---------------------------------------------------------------------------------------------
МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(Аэрокосмический факультет, кафедра 609)
Курсовая работа (КР) по дисциплине «Программно-информационные комплексы»
(семестр 8, вариант № ___)
Выполнил(а): ст. гр. 06-42 _
___________________
(фамилия, инициалы)
ОС Windows _______________
версия программы Sigma 6.1а
--------------------------------------------------------------------------------------------В отчете должны быть представлены:




П.1 и П.2.:
рисунок итогового задания 7-го семестра и рисунок рассчитываемой модели
в одной строке Print Screen геометрической модели пластины, полученной
при выполнении КР 7-го семестра с указанием номеров зон и Print Screen
эквивалентных напряжений на этом разбиении при NRC=7 (со шкалой
значений), с выделенными подобластями повышенных и пониженных
значений напряжений (из КР 7-го семестра). Указать диапазоны значений
напряжений, принятых в качестве нулевых и в качестве повышенных;
в одной строке Print Screen геометрической модели пластины с новым
разбиением на зоны с указанием номеров зон и Print Screen эквивалентных
напряжений на этом разбиении при NRC=7 (со шкалой значений) с
использованием одного свойства КЭ. Под рисунком - указать толщину
пластины и характеристики материала, а также перечислить номера зон, в
которых будет увеличена, уменьшена или оставлена без изменения толщина
пластины;
в одной строке Print Screen геометрической модели пластины с новым
разбиением на зоны с указанием номеров зон и Print Screen эквивалентных
10
напряжений на этом разбиении при NRC=7 (со шкалой значений) с
использованием нескольких свойств КЭ. Под Print Screen - значения
принятых из условия равнопрочности значений толщины, названия и
характеристики использованных материалов;
 таблица максимальных значений напряжений при старом и новом разбиении
(форму таблицы и пример её частичного заполнения см. ниже) с
использованием одного и нескольких свойств КЭ (для нового разбиения),
завершающаяся краткой характеристикой нового разбиения по сравнению со
старым, анализом полученных результатов, а также краткое сравнение
уровней напряжений с оценкой плавности перехода от одних напряжений к
другим (по картинам эквивалентных напряжений) с одним и несколькими
свойствами КЭ;
Разбиение и
количество
свойств КЭ
Старое
1
Новое
1
Новое
2(3)
Напряжение по
Х
Напряжение по
Y
32800
-21900/32900
9200
21300/31900
Касательное
10000
-2900/4300
1-ое главное
35100
-18300/27400
2-ое главное
8100
-23200/34800
Эквивалентное
33300
 краткое описание использованного способа реализации разных свойств
КЭ;
 для максимального NRC - таблицу размерностей основных массивов
САЕ-Sigma.
П.3. материалы, демонстрирующие и доказывающие выбранную степень
интерполирующего полинома для представления функции нагрузки с приведением
полученной формулы окончательного полинома:
 таблицу значений интеграла в зависимости от степени используемого
полинома с формулами полиномов и процентом отличия значений этого интеграла
от интеграла, подсчитанного по исходной функции нагрузки;
 на одном рисунке график исходной функции и графики заменяющих
её полиномов с указанием точек функции, через которые проходят полиномы
 таблицу значений суммарной силы от распределённой нагрузки в виде
функции и значений суммарной нагрузки от распределённой нагрузки в виде
окончательного полинома (с процентами отличия) в зависимости от NRC;
 координаты выбранной точки для дальнейшего исследования и таблицу
максимальных значений напряжений в этой точке при NRC=7.
П.4.
На основе анализа напряженно-деформированного состояния пластины выбрать
точку для дальнейшего исследования. Исследуемая точка должна иметь целые
11
координаты, располагаться в области опасных напряжений, но не находиться в
непосредственной близости к местам нагружения пластины и на границах
изменения свойств КЭ.
Необходимо представить в одной строке два изображения какого-либо
напряжения с сеткой КЭ и номерами свойств КЭ до и после используемого метода
оптимизации (для проверки сохранения границ свойств КЭ при оптимизации) с
Сетка до оптимизации (Example 3)
Сетка после оптимизации (Example 3)
указанием исследуемой точки. Следить за тем, чтобы точка, по возможности, не
выходила в результате оптимизации за пределы КЭ, в котором она размещается. В
случае необходимости подкорректировать координаты точки.
Для полноты исследования необходимо добиться работы алгоритма во всех
зонах. Это достигается изменением положения промежуточных, а, иногда, и
основных узлов зон.
В качестве объяснения
справа приведена сетка КЭ
после
оптимизации
с
неправильной
реализацией
сохранения границ свойств
конечных элементов.
12
Далее по пунктам.
4.1. результаты исследования влияния оптимизации сетки на значения
напряжений и перемещений.
Примерная форма представления материала
Демонстрация изменения положения исследуемой точки относительно конечного элемента. NRC=3
Без оптимизации
С оптимизацией
Демонстрация изменения положения исследуемой точки относительно конечного элемента. NRC=11.
(аналогичный рисунок для NRC=11)
Отклонения в значениях напряжений и перемещений для точки (показана в районе
узла 84) с координатами ( ; ) при NRC=3, 7 и 12.
NRC
3
….
11
Напряжения и
перемещения
Без оптимизации
С оптимизацией
Относительное
отклонение, %
….
….
….
x
y
 xy
1
2
 экв
Перемещение Х
Перемещение Y
….
x
y
 xy
1
2
 экв
Перемещение Х
Перемещение Y
Далее анализ и вывод.
4.2. результаты исследования эффективности алгоритма оптимизации сетки по
изменению значения минимального угла КЭ.
Примерная форма представления материала
4.1. Таблица изменения минимального угла в зависимости от NRC
13
nrc
3
4
5
6
7
8
9
10
до
 min
после
 min
31.76
28.39
26.91
26.07
25.54
25.16
24.89
24.68
35.04
35.99
35.06
35.33
35.43
34.66
33.66
34.45


после
min
-
до
min
k


до
min
средний  min
по всем КЭ
до
100%
средний  min
по всем КЭ
после

%
3,28
7,6
8,15
9,26
9,89
9,5
8,77
9,77
Далее анализ и вывод, включающий оценку эффективности работы алгоритма по
критерию уменьшения значения минимального угла сетки КЭ.
4.3. оценка качества сетки до и после оптимизации и окончательный вывод по
эффективности алгоритма оптимизации сетки.
Пояснение:
Описание алгоритма оптимизации приведено в подсистеме «Помощь».
Оценку качества сетки можно проводить с помощью программы GETFINE,
разработанной студенткой гр. 06-421 В.Н. Рябининой в 2007 году, модифицируя её
для целей исследования. Можно создать и собственную оригинальную программу.
GETFINE позволяет оценить качество сетки до оптимизации и после,
предварительно воссоздав функцию плотности по исходной сетке и задав функции
штрафа за неоптимальность размеров и формы КЭ.
GETFINE вызывается из GRIDDM.
Предварительно (перед вызовом алгоритма оптимизации) координаты вершин
КЭ записываются в массив ENV, который используется временно только для
работы программ GETFINE и функции GetDensityFunction.
При вызове подпрограммы первоначально определяется функция плотности F
в центре тяжести каждого КЭ посредством использования функции
GetDensityFunction. Затем происходит вычисление штрафной функции f(ei,F) для
каждого КЭ по следующей методике:
f(ei,F)= C1(ei,F)+ C2(ei,F)
вырожденности
размеров
где C1(ei ,F) 0 - штрафная функция неоптимальности размеров i - го КЭ:
C2(ei ,F) 0 - штрафная функция неоптимальной формы (вырожденности) i - го КЭ.
Штрафная
функция
С1
задаётся
посредством
подпрограммы-функции
GetMeasurementFine(di), где di – отклонение от оптимума размеров КЭ, С2 –
посредством подпрограммы-функции GetShapeFine. В стандартном исполнении
GetShapeFine(Ri), где Ri – отклонение радиуса вписанной в КЭ окружности от
наименьшего допустимого радиуса вписанной окружности. После этого получаем
величину Z, характеризующую качество сетки, для N элементов сетки:
N
N
N
i 1
i 1
i 1

Z   f ( ei , F )  C1 ( d i )   C2  Ri

14
В задачу КР 8-го семестра входит самостоятельное составление функции
штрафа за форму КЭ, которая должна оценивать, насколько далека форма КЭ от
правильного треугольника. Для этого можно использовать геометрические
соотношения, приведенные в лекциях, или вывести собственные.
Для этого надо модифицировать GETFINE и FUNCTION GetShapeFine,
объединив штраф за форму со штрафом за вырожденность или подсчитать их
отдельно. Последнее предпочтительней.
В результате выполнения GETFINE получаем текстовый результат в конце
распечатки GRIDDM примерно следующего содержания:
Очевидно, что в данном случае штраф за
Условная мера однородности 125.743500
форму КЭ значительно превышает штраф за
Наименьший допустимый радиус
1.897969
Суммарный штраф за размеры
16.000000
размеры КЭ. Это говорит о том, что сетка явно
Суммарный штраф за форму 348.672000
неоптимальна по форме КЭ (треугольники
Z=
364.672000
вытянуты) по сравнению с характеристиками
площади.
GETFINE «восстанавливает» функцию плотности неоптимизированной сетки
по уже существующему разбиению. Это означает, что после выполнения этой
операции будет существовать полное соответствие между исходным разбиением и
функцией плотности и получится, что исходная сетка построена как бы следуя
известной (полученной) функции плотности.
Это искусственный приём, применяемый только для сравнения качества
оптимизированной сетки с качеством исходной. На самом деле сначала
формируется функция плотности, а уже по ней строится исходная сетка.
Создание функции плотности может происходить по-разному, в частности, как
отношение площади КЭ к средней площади КЭ, в отличие, например, от функции
плотности использованной В.Н. Рябининой, Учитывая, что функцию плотности надо
не только использовать при выполнению КР, но и показать в отчете, студент должен
выбрать или создать функцию плотности самостоятельно.
Если вернуться к примеру выходных данных GETFINE, представленном
выше, то если такой результат получается для неоптимизированной сетки, то это
говорит только о том, что исследователь изначально установил значение штрафа за
форму значительно выше, чем за размеры. Не надо забывать, что исходная сетка как
бы построена по функции плотности и значения штрафов для неё должны быть
минимальны и примерно одинаковы. При выполнении КР будем считать, что
выполнение условий по размерам КЭ и по форме КЭ для нас одинаково важно.
Поэтому для корректной оценки качества исходной и оптимизированной
сеток необходимо выровнять значения штрафов для исходной сетки (до
оптимизации).
Это делается с помощью изменения коэффициентов k1 и (или) k2 линейных
функций
штрафов в подпрограммах FUNCTION GetMeasurementFine и
FUNCTION GetShapeFine. Выравнивание штрафов в зависимости от исследуемых
NRC должно происходить программным путём. В отчете представить значения
коэффициентов.
15
В отчете по п. 4.3 необходимо представить результаты сравнения качества
исходной и оптимизированной сеток с последующим анализом и выводами по
прилагаемой форме.
В отчете по п. 4.3 необходимо представить функцию плотности в изометрии с
осями координат и очертаниями формы пластины с помощью подсистемы
ShowDesity. Дополнительно (на усмотрение исследователя) - с помощью любой
другой программы.
Примерная форма представления материала по п.4.3.
Пример представления функции плотности с помощью подсистемы
ShowDesity.
Функция плотности до оптимизации
(NRC=11):
Минимальное значение функции
плотности 0,99998
Максимальное значение функции
плотности 0,9987
Функция плотности после
оптимизации (NRC=11):
Минимальное значение функции
плотности 0,99997
Максимальное значение функции
плотности 0,997
Пример представления функции плотности с помощью посторонней
программы:
16
Примерный вид таблицы П.4.3
NRC
NE
Суммарный штраф
за размеры
До
После
оптими- оптимизации
зации
Суммарный штраф
за форму
До
После
оптими- оптимизации
зации
Суммарный штраф
за вырожденность
До
После
оптими- оптимизации
зации
Качество сетки
До
После
оптими- оптимизации
зации
3
4
7
8
11
12
Далее анализ и выводы, при необходимости подкреплённые графиками.
В качестве последнего критерия, по которому можно сравнить сетку до и
после оптимизации, чтобы вынести окончательное суждение об эффективности
алгоритма, необходимо использовать критерий Делоне, основанный на теореме
Делоне, гласящей, что сетка КЭ, обладающая меньшим периметром треугольников
при заданном числе КЭ, является более оптимальной.
Поэтому надо сравнить сумму расстояний между узлами, образующих сетку
КЭ, до оптимизации и после и сделать окончательный обобщающий вывод,
включающий результаты по всем разделам П.4.
Примерный вид таблицы сравнения по критерию Делоне.
17
4.4*. (по дополнительному заданию преподавателя) результаты
исследования возможности перемещения промежуточного узла зоны для разных
NRC. График зависимости минимально возможного расстояния между основным
узлом зоны и промежуточным (в процентах по отношению к длине стороны зоны)
при разных NRC. Выводы при сопоставлении полученных результатов с
теоретическим материалом, изложенным в лекциях для метода изопараметрических
координат;
Примерная форма представления материала
NRC
NRC
NE
3
4
7
8
11
12
П. 5 и П.6.
а) Print
3
5
6
8
9
11
12
Минимальное расстояние
от промежуточного узла
№ до основного № , %
Периметр до
оптимизации
График
Выводы
Периметр после
оптимизации
18
Screen графического изображения результатов расчета для одного напряжения
при каком-то среднем NRC соответственно в Sigma (для п. 5) и в Nastran-е или
AnSys-е при том же NRC (для п.6) в недеформированной форме, c указанием
закреплений, нагрузки и шкалы значений напряжения. На изображении должна
быть указана точка, в которой в дальнейшем будут определяться значения
напряжений и (или) перемещений. Под рисунком – координаты точки.
б) графики сходимости напряжений в выбранной точке (перемещений – по
отдельному заданию преподавателя) в единых координатах, на основе которых
провести оценку уровня (примерных значениях) напряжений (перемещений) в
точке, дать интегральную оценку сходимости напряжений (перемещений) в точке,
выявить общие для всех или части напряжений (перемещений) выпадающие
(нарушающие общую картину) или сомнительные значения NRC. Дать объяснение
получения таких выпадающих значений или скачков.
в) графики сходимости напряжений (перемещений) в естественных
координатах, которые дополнить получением эмпирических формул, позволяющим
экстраполировать функции сходимости для получения наиболее достоверного
результата. Формулы получать на основе метода наименьших квадратов с помощью
программы SigmaPlot-9.
Добиваться значения квадратичной регрессии порядка Rsqr = 0.88-1.0. При
невозможности получения приемлемых графиков регрессии и значений
квадратичной регрессии для отдельных напряжений в КЭ, использовать алгоритмы
сглаживания (ЦПС, ЦМ) и (или) алгоритм регуляризации сетки КЭ с объяснением и
обоснованием предпринятых действий для обработки графиков этих напряжений.
При построении графиков регрессии использовать информацию, полученную при
построении графиков напряжений (перемещений) в единых координатах.
г) в заключение, таблицу со значениями напряжений (перемещений) для
каждого NRC, значения разных матожиданий функции, значения напряжений,
полученных с помощью регрессионного анализа. Эти значения напряжений
приводить с точностью до целого знака.
Там же в таблице на основе обработки результатов произведенных численных
экспериментов сделать вывод об окончательных значениях напряжений в
исследуемой точке с точностью до десятков или сотен. Привести в случае
необходимости
последовательность их расчета и соображения, которыми
руководствовались при обработке результатов.
П. 6 должен заканчиваться анализом сопоставления результатов Nastran-а
(AnSys-а) с результатами, полученными в Sigma (напряжения и перемещения в
заданных точках).
Окончательный вывод по значениям напряжений (перемещений) на основе
расчетов в 2-х системах.
Отчет по п.6 необходимо сопроводить файлами типа MOD для нескольких NRC
(четных и нечетных) с подсчитанными напряжениями. Перед отправлением
убедитесь, что они открываются Femap-ом (например, правой кнопкой мыши, затем
19
"с помощью" и указанием на Femap или, после вызова Femap, открыть файл из
соответствующего меню).
Ниже приводится пример оформления отчета по разделам в) и г) п.п. 5 и 6 и
примеры обработки результатов расчета, построения линий регрессии и
определения напряжений. Учесть, что в таблице значений напряжений для П.6
необходимо указать рядом с NRC номер КЭ, которому принадлежит исследуемая
точка.
Форма оформления отчета по разделам в) и г) п.п. 5,6.
Точка №3 (5;10)-Зона №1
Алгоритмы сглаживания не использовались.
Напряжение по X
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от -2250 до -2400. Общее матожидание
равно (-2224). При NRC=9,10 достигаются самые
большие выпадающие значения функции. Если
пересчитать мат. ожидание без этих значений, то
получится -2170. Так как разница с общим
матожиданием невелика (меньше 5%), то можно
строить регрессию без этих значений.
Напряжение по Y
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от -1000 до -1150. Общее матожидание равно
(-747). Если откинуть NRC=10 и пересчитать мат.
ожидание без этого значения, то получим (-730). Так как
разница с общим матожиданием невелика (меньше 5%),
то можно строить регрессию без этого значения.
20
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,94
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=-2189+1419e(x/1,952)
sin(2πx/3,036+2,206)
Функция сходится к (-2190)
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,86
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=-930,1+64400e-(x/0,8996)sin(2πx/2,6030,8028)
Функция сходится к (-930).
Касательное напряжение
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от -1800 до -1850. Общее матожидание
равно (-1663). Очень широкий разброс значений,
однако, из положения точек примерно ясна общая
картина сходимости, что позвояет подобрать
достаточно удачную функцию регрессии.
1-ое главное напряжение
Визуальная оценка даёт значения напряжений в пределах
от 300 до 420. Матожидание равно 337. При NRC=4,9
достигаются самые большие выпадающие значения
функции, если пересчитать мат. ожидание без этих
значений, то получится 364, Так как разница с общим
матожиданием невелика (меньше 5%), то можно
строить регрессию без этих значений.
21
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,9
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=-1804+2902e(x/1,794)
sin(2πx/502400+1,571)
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,91
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=386+493,7e-(x/2,717)sin(2πx/9,29+1,836)
Из графика видно, что функция сходится к значению 390.
Из графика видно, функция затухает и сходится к
значению, (-1800)
2-ое главное напряжение
Эквивалентное напряжение
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от -3400 до -3700. Общее матожидание
равно (-3308). При NRC=4,9 достигаются самые
большие выпадающие значения функции. При
пересчёте мат. ожидания без этих значений, то
получится (-3246). Так как разница с общим
матожиданием невелика (меньше 5%), то можно
строить регрессию без этих значений.
Визуальная оценка даёт значения напряжений в пределах
от 3600 до 3800. Общее матожидание равно 3489. При
NRC=9,10 достигаются самые большие выпадающие
значения функции. При пересчёте мат. ожидания без
этих значений, то получится 3399. Так как разница с
общим матожиданием невелика (меньше 5%), то можно
строить регрессию без этих значений.
22
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,88
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,96
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=-3511+45250e(x/1,525)
sin(2πx/129,2+1,525)
Из графика видно, что функция сходится к значению
(-3510).
Напряжения
x
y=3525+440800e(x/0,4729)
sin(2πx/3,596*10^6 +4,712)
Из графика видно, что функция сходится к значению
3530
Точка №3 (5;10)-Зона №1


 экв
y
 xy
-1931
-2349
-2193
-2121
-2208
-2147
-2475
-2338
-2252
-2224
-390
-847
-649
-772
-707
-782
-890
-886
-803
-747
-1214
-1622
-1563
-1675
-1688
-1764
-1811
-1844
-1790
-1663
277
189
322
359
389
426
295
370
404
337
-2598
-3385
-3164
-3252
-3305
-3356
-3660
-3594
-3459
-3308
2747
3484
3337
3446
3516
3588
3815
3793
3678
3489
-2170
-730
-1663
364
-3246
3399
-2250
÷
-2400
-1000 ÷
-1150
-1800 ÷
-1850
300
÷
420
-3400 ÷
-3700.
3600
÷
3800
1 ое гл.
2  ое гл.
NRC
3
4
5
6
7
8
9
10
119
Общее мат.
ожидание
Мат. ожидание
с учетом
откинутых
значений
Примерная
оценка значения
в естественных
координатах
Примерная
23
оценка значения
в единых
координатах
Результат
построения
регрессии
Окончательно
принятое
значение
-2190
-930
-1800
390
-3510
3530
-2200
-900
-1800
400
-3500
3500
Окончательные значения приняты с учетом значительно большего допускаемого
напряжения для материала в этой точке (21500Н/см2). Для гарантии они в
большинстве случаев несколько увеличены сообразуясь большей частью с
построенными графиками регрессии, с учетом сложности и неопределённости
отдельных исходных графиков, а также матожидания функции.
Если сходимость визуально трудно определить, то следует строить по два
графика на напряжение, например, в таком стиле:
Напряжение по X
Напряжение по Y
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от 2250 до 2050. Общее матожидание
равно (2102). Точки лежат довольно равномерно
(без выпадов), поэтому можно оставить так как
есть.
Визуальная оценка даёт значения напряжений
в пределах от 200 до 600. Общее матожидание
равно (556). Если откинуть NRC=10 и 5 и
пересчитать мат. ожидание без этого значения, то
получим (586).
24
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,98
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=2090,9+471,9e-(x/25,22)sin(2πx/3,066-0,044)
Функция примерно сходится к (2091)
Касательное напряжение
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от -450 до -550. Общее матожидание
равно (-524). Если откинуть NRC=6 и
пересчитать мат. ожидание без этого значения,
то получим (-508). Так как разница с общим
матожиданием невелика (около 5%), то можно
строить регрессию без этого значения.
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,89
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=352,2+2187,3e-(x/7,62)sin(2πx/10,57+2187,3)
Функция приблизительно сходится к (352).
1-ое главное напряжение
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от 2100 до 2400. Матожидание равно
2285. Точки лежат довольно равномерно (без
выпадов), поэтому можно оставить так, как есть.
25
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,86
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,96
y= -466,27+ 697,80e-(x/4,069)sin(2πx/ 3,623+ 5,2048)
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
Из графика видно, функция затухает и сходится y=2258+721,9e-(x/14,3985)sin(2πx/3,1743+0,6146)
к зачению, приблизительно, (-466)
Из графика видно, что функция сходится,
примерно, к значению 2258.
2-ое главное напряжение
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от 100 до 500. Общее матожидание
равно (362). Точки лежат довольно равномерно
(без выпадов), поэтому можно оставить так, как
есть.
Эквивалентное напряжение
Визуальная оценка даёт значения напряжений в
пределах от 2150 до 2250. Общее матожидание
равно 2193. При NRC=7,11 достигаются самые
большие выпадающие значения функции. При
пересчёте мат. ожидания без этих значений, то
26
получится 2183. Так как разница с общим
матожиданием невелика (меньше 5%), то можно
строить регрессию без этих значений.
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,85
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=223,7+925,3e-(x/32,93)sin(2πx/3,2063+0,8506)
Из графика видно, что функция сходится к
значению примерно (224)
DampedSine_5parameters : Rsqr = 0,89
y= y0+ae-(x/d)sin(2πx/b+c)
y=2190,6+354,5e-(x/7,835)sin(2πx/3,3015 +0,5414)
Из графика видно, что функция сходится
примерно к значению 2190
П.7. результаты исследования в виде таблиц ( в зависимости от нескольких
NRC) общих запросов к памяти для хранения различных матриц, размерностей
массивов, реализующих используемую схему хранения матриц, степени
разреженности матриц. Результаты исследования эффективности работы
алгоритма упаковки.
Привести и обосновать размерности основных массивов при отсутствии
упорядочения. Сравнить их с размерностями массивов при использовании
прямого (СМ), обратного (RCM) алгоритмов Катхилла и Макки, а также
алгоритма минимальной степени (QMD).
Форма таблицы по п.7:
э
ол
б
е
ом
ле
он
ч
кт
Чи
и
о
сло
С
в
уэле
ме
п
м
нто
р
м
в
о
афни
жн
и
его
л%
тре
исп
я
уго
оль
льн
зов
ика
ани
мат
я
ри
па
цы
мя
ти
Затраты памяти для хранения матрицы
DIAG
ENV
XENV
нт
ыР
ы
а
з
Ч
м
и
е
ср
л
%
оп
рз
н
оа
еф
п
н
и
оу
ллл
ян
е
ев
н
ы
и
х
я
Раз
ме
рн
В
ост
Ш
ид
ь
ир
ма
зад
ин
ач
тр
а
и
иц
ле
Характеристики матрицы
% заполн.
Число
используемых
элементов
Число не
нулевых
элементов
NRC
Число
используемых
элементов
Число
используемых
элементов
27
неупор
3
CM
RCM
QMD
неупор
6
CM
RCM
QMD
неупор
12
CM
RCM
QMD
Примечание 1: при заполнении таблицы для экономии времени рекомендуется
параллельно заполнять аналогичную таблицу для множителя L пункта П.8.
Примечание 2: для определения эффективности используемого алгоритма
упаковки необходимо сравнить число используемых элементов массива ENV с
действительным размером оболочки матрицы.
Примечание 3: для корректного сравнения затрат памяти для хранения матрицы
необходимо подсчитать число элементов, которые необходимо выделять для
хранения полностью нижнего треугольника квадратной матрицы одним
массивом. Коэффициент эффективности можно получить, сравнивая
действительно занимаемую память и память при хранении нижнего треугольника
матрицы одним массивом. Построить график зависимости коэффициента
эффективности от размерности решаемой задачи и сделать выводы по таблицам и
по графику.
Далее анализ и выводы, при необходимости подкреплённые графиками.
П.8. результат исследования эффективности прямого (СМ), обратного (RCM)
алгоритмов Катхилла и Макки, а также алгоритма минимальной степени (QMD).
при нескольких NRC. Результаты сопоставления заполнения множителя L,
ширины его ленты и размера профиля без использования упорядочения и при
различных упорядочениях, ширины ленты и размера профиля исходной матрицы
с аналогичными характеристиками матриц, полученных без упорядочения и в
результате разных упорядочений;
Форма представления результатов по п.8:
Пример: распечатка образа (или его части) неупорядоченной и упорядоченной
28
алгоритмамим СМ, RCM матрицы жесткости при NRC=3 для Example 2.
Неупорядоченная матрица
Матрица, алгоритм CM
Матрица, алгоритм RCM
Пример: распечатка множителя L (или его части) неупорядоченной и упорядоченных
алгоритмамим СМ и RCM матрицы жесткости NRC=3 для Example 2.
Множитель L неупорядоченной матрицы
Множитель L , алгоритм CM
Множитель L , алгоритм RCM
3
6
8
11
109
NE=52
NP=72
135
NE=76
NP=450
999
NE=512
NP=882
1965
1001
1800
неупор
CM
RCM
QMD
неупор
CM
RCM
QMD
неупор
RCM
CM
QMD
неупор
CM
RCM
QMD
Далее анализ, выводы.
XENV
Затраты памяти для хранения множителя L
Коэффициент эффективности использования
памяти
Число элементов
нижнего
треугольника
матрицы
Сумма
ENV
Число
используемых
элементов
DIAG
% заполнения
% заполнения
оболочки
Число
используемых
элементов
Число
используемых
элементов
Число
ненулевых
элементов
Характеристики
матрицы
Число ненулевых
элементов
профиля
Размер профиля
множителя L
Ширина ленты
% заполнения
оболочки
Число ненулевых
элементов профиля
Размер профиля
Ширина ленты
Вид матрицы
Размерность задачи,
NE, NP
NRC
29
Множитель L. (пример таблицы)
30
Влияние прямого и обратного алгоритмов Катхилла-Макки на машинное
представление матрицы и число операций.
RCM
Разница
%
С использованием
обратного алгоритма RCM
CM
Без использования
алгоритмов упорядочения
Разница
%
С использованием
обратного алгоритма RCM
RCM
С использованием прямого
алгоритма CM
Без использования
алгоритмов упорядочения
CM
С использованием прямого
алгоритма СМ
Число операций при
решении системы
Ширина ленты
Разница
%
С использованием
обратного алгоритма RCM
С использованием прямого
алгоритма CM
Без использования
алгоритмов упорядочения
DIAG
NRC
Размер профиля
CM
RCM
3
6
12
Далее анализ и выводы, при необходимости подкреплённые графиками.
Разница
%
С применением
алгоритма RCM
%
С применением
алгоритма RCM
Разница
С применением
алгоритма СМ
Число операций при
решении системы
Ширина ленты
С применением
алгоритма СМ
С применением
алгоритма RCM
Размер профиля
С применением
алгоритма СМ
Номер начального узла
DIAG
NRC
Исследование выбора влияния начального узла на эффективность прямого и
обратного алгоритмов Катхилла и Макки (в первой строке указать номер
начального узла, стандартно отыскиваемый в программе. В остальных строках –
произвольно назначенные). Найти ещё один псевдопериферийный узел, получаемый
программой вместе со стандартно найденным начальным узлом, проанализировать
результаты работы программы от найденного узла и сделать выводы.
Объяснить способ, согласно которому найден этот узел.
Разница
%
3
3
3
3
После каждой таблицы должны быть
подкреплённые графическим материалом.
выводы,
при
необходимости
31
Для более объективного анализа
таблицах, можно увеличить.
количество чисел NRC, представленных в
П.9. Отчет должен завершаться указанием недостатков системы Sigma и
предложениями по их устранению. Необходимы также предложения по
модификации системы, в том числе концептуального характера.
За выполнение этой обязательной части КР проставляется оценка
"удовлетворительно" и студент вправе завершить её на этом этапе.
В.А. Столярчук. Каф.609. «Моделирование систем». Методические указания к курсовой работе
32
2. Вторая часть курсовой работы в 8-го семестра.
Вторая часть курсовой работы носит творческий характер и имеет несколько
типов заданий, которые студент может выбрать по своему желанию, сообразуясь со
своими знаниями и наклонностями. Студент может сам
предложить тему для выполнения второй части.
Содержание 2-ой части КР 8-го семестра.
1-ый тип задания.
Заключается в написании подпрограммы (или нескольких подпрограмм)
базового программного комплекса Sigma, реализующей подход или алгоритм,
отличный от существующего. Конечным результатом выполнения второй части
является работающая подпрограмма или подпрограммы в составе программной
системы. Студенту может быть предложено написать (модифицировать) программу,
реализующую один из следующих алгоритмов: алгоритмы упорядочения
разреженных матриц большой размерности; алгоритмы формирования подходящей
схемы хранения подобных матриц; алгоритмы анализа результатов решения задачи;
алгоритмы разделения области на конечные элементы и т.д.
Задание может иметь разные степени сложности и, соответственно, поразному оцениваться. Например, перевод всего комплекса на новую схему хранения
относится к сложным заданиям, которые в случае его выполнения оценивается
наивысшей оценкой. Это обусловлено необходимостью модификации почти
половины программ комплекса.
Другое задание из этой серии носит более упрощённый характер. Например,
студенту может быть предложено реализовать дополнительно две новые схемы
хранения и сравнить их эффективность со схемой хранения, используемую в
комплексе. Для этого студент создает отдельную подпрограмму, вызываемую из
main после вызова подпрограммы formdd, в которой переводит исходную схему
комплекса в одну из новых, затем первую новую переводит во вторую и, наконец,
вторую новую переводит снова в исходную. Первичным признаком правильности
выполненной работы является получение того же результата, что и до модификации.
При этом, необходим анализ схем по затратам памяти и другим характеристикам.
Для доказательства своих выводов изменяет подпрограмму prntdd и её вывод (или
других подпрограмм) с целью получения наиболее наглядного результата;
2-ой тип задания.
Заключается в написании программы или нескольких подпрограмм для
модификации комплексов Sigma, Ferma или других подобных систем,
используемых при обучении на каф. 609. В качестве задания может быть
предложено дополнение комплексов новыми функциями и возможностями,
изменение интерфейса и т.п.
В.А. Столярчук. Каф.609. «Моделирование систем». Методические указания к курсовой работе
33
3-ий тип задания.
Исследование возможностей коммерческих САПР, САЕ-систем и перспективных
программных систем разного назначения, полезных для целей обучения на каф. 609
с выпуском методических указаний по их освоению и использованию.
4-ый тип задания.
Создание оригинальных программных
перспективных в плане обучения студентов.
систем
разного
направления,
Рекомендация. При работе с Sigma cтарайтесь не создавать новых модулей
(*.for). Новые подпрограммы реализуйте в рамках существующих модулей. Это
облегчит Вам выполнение работы. Заключительным этапом выполнения второй
части курсовой работы должен стать сравнительный анализ эффективности
используемого в программном комплексе и предложенного алгоритмов
За выполнение первой (обязательной) части курсовой работы и второй части
проставляется оценка "хорошо" или "отлично" в зависимости от степени и
оригинальности выполнения 2-ой части.
3. Организация работы в семестре и во время сессии ;
 выдача заданий на выполнение 1-ой части курсовой работы проводится на
последней неделе ФЕВРАЛЯ или первой неделе МАРТА. Работа выполняется
по мере прохождения соответствующего лекционного материала.
Ориентировочное время сдачи 1-ой части – последняя неделя апреля. Не
возбраняется самостоятельное изучение материала и досрочное выполнение 1ой части КР;

прием и проверка заданий по выполнению 1-ой части курсовой работы
проводится только до дня начала сессии;

обсуждение и согласование заданий на 2-ю часть курсовой работы проводится
по желанию студента в любое время после выдачи задания 1-ой части работы,
но не позже, чем за 2 недели до начала сессии. Проставление оценки по 2-ой
части осуществляется только после завершения работы по 1-ой части.
Проверка 2-ой части осуществляется до середины сессии или дня экзамена по
дисциплине, если последний назначен в первой половине сессии.

основные консультации и проверка выполнения отдельных пунктов КР и всей
работы в целом осуществляются по Интернету. Почтовый адрес
преподавателя: [email protected].
В.А. Столярчук. Каф.609. «Моделирование систем». Методические указания к курсовой работе
34
Для увеличения эффективности проверки и консультаций любой предъявляемый
материал должен сопровождаться программой (проектом), не обязательно
работающей, и черновиком отчёта с уже выполненными или недовыполненными
пунктами. Программа и черновик отчета в архивированном виде помещаются во
вложение к почте. При пересылке рисунков необходимо использовать операции
сжатия. В тексте сообщения обязательно указать тему консультации. При наличии в
почте непроверенного сообщения, отчета или проекта конкретного студента и
появлении в почте следующего сообщения, отчета и проекта того же студента
проверяется последнее поступление.
При предъявлении (пересылке) проекта последний должен содержать в
отдельной папке файл геометрии
*.sfm, файл проекта *.spr и только
модифицированные или составленные заново, а также дополнительные файлы
типа calc, определенные настройками конфигураций проекта как
«редактируемые».
Никакими файлами компиляции и папкой Obj проект не должен
сопровождаться.
Отчет и папка проекта должны содержаться в одном архиве.
Дополнительные индивидуальные и групповые консультации по КР проводятся
в институте в понедельник, вторник, среду и четверг во второй половине дня в 41424
при наличии свободного времени у преподавателя;

проверка заданий по выполнению 1-ой и 2-ой частей курсовой работы
проводится до дня начала сессии в строгом соответствии с временем
поступления работ от студентов и с преимущественной проверкой в
последнюю неделю перед сессией 1-ых частей КР;

при невыполнении 1-ой обязательной части КР до начала сессии
преподаватель прекращает работу со студентом и дальнейшее выполнение КР
может происходить при согласии преподавателя только после допуска
деканата;

проверка заданий по 2-ой части курсовой работы проводится только после
выполнения лабораторных работ по дисциплине и 1-ой части курсовой
работы;

перед оформлением отчета по любой из частей студент обязан предъявить
проект на проверку, а также для уточнения последующих этапов её
выполнения.
Скачать