Что такое метод конечных элементов, каковы его особенности. Матрицы жесткости и граничные узлы. Стадии проектирования механизмов, и критерии их надежность при эксплуатации.
Особенности
Данный метод представляет собой математический прием, позволяющий решать дифференциальные уравнения. Область поиска решений делится на подобласти. Во всех этих элементах в произвольном порядке подбирается вид аппроксимирующей функции. Ее пограничные и узловые значения предварительно не установлены, при этом именно они и есть решение задачи. Число уравнений совпадает с количеством неизвестных узловых значений, на которых вычисляется решение исходной системы, и пределом этому числу является только вычислительная мощность процессора.
Пользуясь матричной терминологией, идет сборка так называемых матриц жесткости (они же матрицы Дирихле). Следующий шаг – накладываем на данные матрицы граничные условия. Вслед за этим собираем систему линейных уравнений и находим решение тем или иным способом.
Проектирование механизмов
Данная задача является достаточно непростой, она имеет комплексный характер. Решить ее гораздо проще, предварительно разделить на ряд последовательных стадий:
- Первая задача при расчете изделий – установить кинематическую схему механизма, обеспечивающую требуемый вид и закон движения.
- Дальнейший шаг – разработать конструктивные схемы механизма, которые обеспечивали бы прочность и долговечность изделия, высокий КПД и прочие нужные свойства.
- Следующая стадия – разработать технологические и технико-экономические характеристики рассчитываемого механизма, от которых будет зависеть специфика его использования, техобслуживания и т.д.
О расчете надежности
Данная характеристика изделия заключается в его способности не утрачивать за определенный временной промежуток заданных параметров и свойств, обеспечивающих целевую функциональность изделия в определенных условиях его использования, техобслуживания, транспортировки и хранения.
Кроме того, надежность изделия заключается в том, как долго он способен оставаться работоспособным в различных условиях. Проще говоря, если не происходит внезапных негативных перемен при его эксплуатации, хранении, транспортировке.
Количественный расчет долговечности и надежности опирается на так называемые единичные показатели надежности (каждый из которых индицирует определенную ее характеристику), а также комплексные показатели, рассматривающие определенные совокупности характеристик объекта, а также их изменения за тот или иной временной промежуток.