Anton Vasiliev

Логин: 0Brain
Дата последнего входа: 20.05.2012 13:50:24
Профессия: преподаватель
Источник: http://saprobasni.blogspot.com/
Активность: 2969
Рейтинг: 12.72
Антирейтинг: 0

Доклад на конференции CADFEM

Anton Vasiliev
19.05.201222:4519.05.12 22:45
15 и 16 мая в Киеве проходила конференция по программным продуктам ANSYS/ANSOFT, проводимая группой компаний CADFEM  (CADFEM-CIS, КАДФЕМ Украина). О самой поездке и конференции я расскажу позже, а в данном сообщении презентация моего сообщения и некоторое количество комментариев к слайдам.

С продуктами компании ANSYS в ХПИ знакомы многие и давно. Уровень знакомства, конечно отличается. Так например, сотрудники центра "Тензор" или кафедры "Динамики и Прочности" имеют опыт работы уже существенно больше десятка лет. У многих знакомство состоялось с пятых версий, у некоторых - даже раньше. Были (а вернее бывали) и коммерческие и учебные лицензии. Однако, не всегда можно убедить ВУЗовское начальство в необходимости трат денег на ПО. Особенно если это деньги не малые.
Впрочем речь в презентации шла не об этом, а о том как используются программные продукты компании ANSYS в учебном процессе нашей кафедры. Раз так то далее ближе к теме.
Восемь лет назад была открыта специальность ИТП (информационные технологии проектирования), в рамках которой сотрудники центра "Тензор" принялись учить студентов тому что сами умеют. Так как центр занимался преимущественно вопросами прочности, то было принято решение готовить прочнистов.
На этом этапе возник вопрос что читать, как читать, в каком объеме и какой последовательности.
Наиболее распространенными на тот момент вариантами преподавания САПР вообще, и CAE (в т.ч. ANSYS) в частности, были:
  • Не преподаются, запрещаются к использованию
  • Не преподаются, самостоятельно изучаются студентами в рамках курсовых и дипломов
  • Преподаются с младших курсов в рамках «сопромата» и др.
  • Преподаются на старших курсах
Рассмотрим более подробно. Итак, первый вариант, к сожалению наиболее распространенный даже спустя почти десяток лет - это не преподается вообще никак. Ну нет САПРа и все тут. Причины такому поведению могут быть различны. Например отсутствие материально-технической базы, или преподавателей. Но в основном все дело в людях. потому, что часто не только ПО и современные методики не преподается, но и более того - запрещается к использованию. Исключительно по старинке, исключительно ручками...

Второй вариант более продвинут и заключается в том, что в рамках аудиторных занятий (лекционные, лабораторные, практические занятия) ПО не читается, но зато студентам милостиво разрешают изучить самостоятельно при выполнении курсовых и дипломных работ и проектов. Иногда не только разрешают, но и заставляют.  Может ли при этом студент получить консультацию по ПО от преподавателей - к сожалению под вопросом. Такие варианты работают, когда кафедры не могут найти в устоявшемся учебном процессе часы для современного ПО. Зачастую это действительно проблема. Но не редко, а обычно гораздо чаще, это встречается когда на кафедре есть амбиции, но при этом нет желания что-то самостоятельно изучать. Как оправдание предыдущему варианту, и как альтернативу можно сказать, что у преподавателей действительно не всегда есть время чтобы изучить все ПО, и поручая студентам те или иные вещи, иногда получается рассмотреть плюсы и минусы различного ПО, причем гораздо быстрее чем если бы этим занимался сам преподаватель (так как у него времени еще меньше чем у студента). Не редко такое бывает, когда студенты выполняют курсовые и дипломы вне стен родной кафедры. Собственно в рамках работы в научно-исследовательском центре "Тензор", студентам и приходилось самостоятельно (пусть и под руководством старших) изучать то или иное ПО для выполнения своих текущих задач.

Третий вариант часто продвигается "продвинутыми" преподавателями общеобразовательных кафедр. Кафедр через которые проходит практически весь институт. И вот в рамках такого обучения часть вещей переводят на современный лад. Иногда это затрагивает только вопросы 2D, иногда 3D CAD, а иногда даже доходит до CAE. И вот тут следует сделать некоторую паузу. Чем более сложные вещи внедряются в рамках таких курсов, тем больше слышится недовольства, что вместо инженеров умеющих думать готовятся "мартышки" умеющие только нажимать кнопки. Данное утверждение очень плотно укоренилось в мозгах многих и выбить его оттуда достаточно сложно. В целом данное утверждение не безосновательно, но происходит некоторая подмена понятий.  Компьютер не заменяет мозги, но и не отключает. Компьютер это лишь инструмент. И если он не работает  - значит надо задуматься о том правильно ли его используют в учебном процессе. Немного на эту тему написано тут. При очевидных минусах (уже названных) данный подход имеет и не менее очевидный плюс - чем раньше человек начинает - тем больше у него практики. А при наличии обширной и разносторонней практики в конечном итоге человек начинает думать, пусть и по другому. И да, мы считаем, что данный подход применим даже к ANSYS и прочим CAE продуктам. Однако тут следует добавить, что наибольшего результата, в таком случае, можно добиться при подготовке специальности с типовыми задачами. Проектирование редукторов, проектирование подъемно-транспортных машин, проектирование железнодорожного транспорта. Т.е. там где нет широкого разнообразия конструкций и принципиального различия методов исследования. Если же речь идет о CAD - то мы считаем, что это надо давать как можно раньше.

Последний вариант это преподавание на старших курсах. В нашем случае, когда речь идет о CAE и подготовке расчетчиков широкого профиля - это наиболее подходящий вариант. Нашим выпускникам, может прийтись считать крайне широкий класс конструкций, с принципиально различными условиями работы, а это значит, что не достаточно знать интерефейс и заменять "сопроматовские" формулы на аналогичную CAE модель. Это значит, что им придется самостоятельно выбирать наиболее подходящий вариант упрощений, подбирать теории по которым будет оцениваться работоспособность, а это значит серьезное знание фундаментальных дисциплин.

Именно по этому, "просчитав" все варианты мы пришли к выводу, что до четвертого курса CAE как такового не будет. Будет серьезная теория, будут расчеты руками, будет некоторое количество простых "тыкалок", чтобы студенты увидели что подобные задачи можно решать не только руками, и при этом получили более наглядные и понятные им результаты.. Но в основном - теория. Чтобы в дальнейшем было проще переходить на CAE, с младших курсов кроме теории дается приличное число часов на работу в CAD.

Раз определились как читать, что читать и в какой последовательности, то неплохо бы это озвучить.. Итак часы на теорию:
image 
"Жирным" выделены предметы, которые не всегда встречаются в рамках обучений конструкторов и проектировщиков: уравнения матфизики, теория упругости, механика сплошной среды, основы МКЭ. В таблице названия на "языке оригинала", но в принципе вроде проблем с пониманием быть особых не должно. Если будут - я переведу.

Как видно из таблицы на теорию отводится достаточно большое количество часов, и это еще не вся фундаментальная подготовка (отсутствует ТММ, детали машин и пр.).

Изучению программных комплексов у нас отводится тоже не мало часов. Так для обучения ANSYS'у выделены следующие дисциплины:
image
"Жирным" выделены предметы, в рамках которых читается "классический" ANSYS, ноне именуемый ANSYS APDL. Остальное под ANSYS Workbench. Как видно и под аудиторную работу отводится немало часов.

С часами разобрались. Однако часы не дают понимания, что читается в рамках предметов. Особенно если иногда присмотреться к названиям smile:)
Итак в рамках изучения ANSYS APDL студенты изучают:
  • Основы МКЭ: разрешающие уравнения для различных задач, типы элементов, принцип решения
  • Создание геометрии и КЭ сетки с линейными, поверхностными и трехмерными телами,
  • Импорт и доработка геометрии: упрощение разделение/объединение геометрии, извлечение срединной поверхности,
  • Pre-post processing, основы интерфейса, типы ГУ, вывод результатов
    Базовые анализы: линейная статика, модальный анализ, линейная устойчивость, контактные задачи, теплопередача
  • APDL, TCL/Tk

Если посмотреть на список вопросов, то видно что обучение происходит по классическому курсу ANSYS. Раньше, когда под ANSYS подразумевался продукт сейчас именуемый ANSYS APDL, а не Workbench, часов на классику было больше. Сейчас из-за изменения компанией ANSYS политики и благодаря полученному от компании CADFEM-CIS лицензии на ANSYS Academic Teaching  большее внимание уделяется новому флагману. В рамках обучения "классики" основной ключевой упор на последовательность действий, которая в WB иногда является несколько "завуалированным", кроме того "классика" требует чуть большего внимания со стороны пользователя, что заставляет студентов относиться к задачам более обдумано. Также студенты изучают основы работы с ANSYS Parametric Design Language (APDL) - собственно внутренним языком программирования ANSYS, который существенно расширяет расчетные возможности, ибо в классике без его знания делать по сути нечего. В классике же студенты выполняют курсовой и дипломную работу бакалавра (4 курс).
После чего ребята переходят к Workbench'у, и в нем уже изучают основы нового интерфейса:
  • Модуль Geometry: работа с эскизами, создание 3D элементов на базе эскизов, работа с параметрами, лечение геометрии, доработка и модификация геометрии
  • Модуль Meshing: patch conforming и patch independent, тетраэдальные сетки, hex dominant, sweep и multizone сетки, настройка параметров сетки и контроль качества

и расчетные возможности:
Типы расчетов:
  • базовые типы, 
  • Температурные задачи
  • Нелинейные статические задачи
  • Основы CFX
  • Задачи динамики
Под базовыми понимаются:
линейная статика, модальный анализ, линейная устойчивость, submodelling и основы модулей  design exploration и shape optimization.

В температурных задачах рассматриваются: стационарный/не стационарный теплообмен, учет нелинейных зависимостей материала и граничных условий.

В нелинейностях студенты изучают: контакт, эффекты упрочнения, гиперупругие материалы, геометрическая нелинейность, диганостика сходимости.

Что касается CFX'а: физика процесса, интерфейс пре/пост процессоров, расчет стационарных и переходных процессов, модели турбулентности, теплопередача.

При решении задач динамики рассматриваются: Модальный анализ, в т.ч. с учетом преднапряженного состояния; Гармонический анализ, сейсмика, задачи на случайные колебания; Переходные динамические задачи; Rigid Body Motion; Основы Explicit Dynamics.

Следует отметить, что основное время уделяется вопросам прочности и прочим задачам механики. Газодинамика, Explicit Dynamics, Композиты и ряд других вещей даются исключительно в ознакомительном объеме. Чтобы студенты представляли что такое тоже можно решать. Более детальное изучение требует и лучшей теоретической подготовки по данным вопросам и существенно большей практики. Что в рамках ограниченных часов в ВУЗе сделать тяжеловато.
Ну и если быть абсолютно честными то и нам (преподавательскому составу) нужно с данными задачами разобраться в большем объеме. При учете, что  на подобные вещи заказы бывают очень редко, наработок у нас существенно меньше чем по классическим задачам механики.

Более удобный интерфейс позволяет рассмотреть большее количество задачи делая основные акценты на физике процессов, а не борьбе с интерфейсом. Первый из курсовых на пятом курсе студенты выполняют в ANSYS Workbench, а вот дальнейшие работы уже в ПО на собственное усмотрение. Не смотря на, казалось бы, явные преимущества современного интерфейса пред "анархизмами," среди студентов находится немало и тех, кто для решения своей задачи выбирают "классику" или нечто другое. Некоторые выбирают даже ПО из тех, что ранее не изучались. А вот бесплатные CAE у нас пока не пользуются спросом.

Немаловажным вопросом является на базе чего мы все это читаем.
Классический ANSYS читается с использованием книг:
  • Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров. Справочное пособи
  • Басов К.А. ANSYS в примерах и задача
  • Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство.
Также в обучении используются материалы купленные у "прошлого" КАДФЕМа (покупались вместе с лицензией).
Также для методического обеспечения по классике в свое время сотрудниками кафедры был переведен интернет курс от канадского университета "Альберта".

При обучении ANSYS Workbench используются курсы разработанные компанией ANSYS. Как сказали представители CADFEM-CIS, доступ к ним могут получить все у кого есть TECS  (техническая поддержка). Всего там более 150 курсов. По какой-то причине нам данная возможность была не доступна, по этому мы использовали доступные ресурсы. В данном случае rutracker.org. Да, там устаревшие материалы... но, как говорится  нету арфы - бейте в бубен. Часть материалов уже переведена, часть еще требует перевода. Та часть которая переведена вычитывалась только один раз, а значит есть и корявости в переводе, и необходимость модификации курсов под часы и нашу программу обучения, но это уже дело дальнейшее. Будут лицензии - мы это продолжим. На счет делиться наработками. Мы не жадные, но тут два момента. Во первых исходники - не наши, и одно дело использовать для личных нужд, другое дело выкладывать в всеобщий доступ. Во вторых мы не привыкли выкладывать сырые вещи,  а они пока еще сыроваты. Впрочем  надеюсь в ближайшее время этот вопрос решим в ту или иную сторону.

Следующим вопросом, который может возникнуть это: где посмотреть на результаты работ наших студентов? А то часов много, умных слов еще больше, а результаты?
Мы стараемся выкладывать результаты работ курсовых и дипломных на блоге кафедры. Так как в последнее время резко увеличилась нагрузка (о причинах я уже рассказывал) мы не всегда находим время на блог, но в последнее время стараемся, чтобы студенты были заинтересованы сами в публикации своих материалов (тут приходится комбинировать кнут и пряник). Материалы публикуются студентами на студблоге. Надеемся также немного осовременить сайт кафедры и навести некоторый порядок, что облегчит жизнь и студентам, и нам, и возможно другим. В рамках презентации, которая встроена в данное сообщение, и содержит вышенаписанную информацию в тезисном виде, есть некоторое количество примеров студенческих работ. Это сделано для удобства, чтобы не пришлось далеко ходить. Ну а если представленная на слайдах информация Вас заинтересует настолько, что Вы захотите лучше познакомиться с работами студентов - милости просим на студблог и блог кафедры.

Также мы стараемся проводить семинары и конференции на которых пытаемся сделать работу по современным методикам и современному ПО более популярными. Казалось бы что это давно всем известно и все понимают преимущества... но как показывает практика семинаров - не все так радужно. в данном направлении. Ну и кроме того что мы организуем некоторые мероприятия (см.  тут), мы стараемся участвовать и в чужих мероприятиях, чтобы набираться дополнительного опыта, ну и конечно рассказывать немного о себе. Как в данном случае. При организации семинаров, мы не отказываемся от совместного проведения, или помощи в организации. Так например с КАДФЕМ Украина был проведен семинар в июне прошлого года. Или участвуем и не всегда пассивно в семинарах проводимых  ХНАДУ, НПП “ТИС” по продуктам Autodesk (даже не смотря на то, что ХНАДУ - вроде как с точки зрения высшего начальства является нашим конкурентом). Так что если у Вас есть вопросы или идеи - мы всегда готовы к сотрудничеству.
Собственно по слайдам все. Это была информация по  последнему смысловому слайду. Остальное - чисто иллюстративный материал в виде работ студентов.

Если посмотреть на работы студентов, то видно что над студентами мы "немного" "издеваемся". Это выражается в том, что мы заставляем делать вручную структурированную сетку, причем не всегда для простой геометрии. Заставляем упрощать геометрию, причем как сборки так и детали, чтобы они при сохранении точности "съедали" как можно меньше ресурсов ну и так далее.. Причина тому простая - мы пытаемся научить студентов что можно решить практически любую задачу даже если есть ограничение по ресурсам, а оно есть всегда.

Что следует заметить ANSYS - не единственный CAE используемый в учебном процессе, но можно сказать, что ему уделяется сейчас наибольшее внимание. Впрочем, в связи с ежегодным ужесточением борьбы с пиратством ключевым вопросом становится не только уровень компетенции в каком-то ПО, но и наличие лицензий. В этом плане инициатива CADFEM-CIS очень кстати. Особенно для ВУЗов, которые не хотят могут тратить деньги на лицензии (типа нашего ВУЗа). 

Было бы интересно почитать как внедрение ПО в учебный процесс происходит у Вас, и какие есть проблемы, вопросы.

Ну и напоследок сама презентация:





Anton Vasiliev
19.05.201222:4519.05.12 22:45
Просмотров:1 Комментариев:0

Продолжаем дискриминацию..

Anton Vasiliev
19.05.201212:3319.05.12 12:33
Я немного заболел, как результат беготни и поездок, по сему “буду краток”. Пол года назад был пост с первым публичным релизом программы CAERA, предназначенной для сжатия инженерных данных. Сегодня - второй публичный релиз. Это не версия 2.0, это по аналогии с прошлым релизом (версия 0.9) скорее 0.97. Кому интересно - прошу под кат.
За прошедшее время были опубликованы "новости" на САПР2000, rutracker.org и ряде других. Впрочем спамить не пытался. Общее количество скачек: 65. На вопрос нужна ли новая версия отзывов было только три. Один: "пригодится", один "нужно!" и один "Да не то чтобы очень. Тем более бесплатно.". Последний в списке, я так и не понял, потому, что автор развить тему и ответить на заданные вопросы не посчитал нужным.

Отзывов, конечно маловато. Не совсем понятно куда двигать данное ПО и двигать ли вообще. Впрочем ладно.
Немного расскажу об основных изменениях.
1. Появилась инструкция по установке и пользованию. Не ахти, но уже не только для внутреннего пользования. Основные моменты в ней расписаны.
2.Появился инсталятор. Тоже не могу сказать, что верх совершенства, но свои задачи он решает. Об основных ограничениях работы инсталятора  читайте инструкцию
image
3. Полностью изменен принцип работы с точки зрения интерфейса. Для сравнения прошлый:
и текущий:
image
Прошлая версия обладала отдельным интерфейсом с кучей пунктов, назначение которых не всегда было понятно пользователям. В текущем релизе весь интерфейс превратился в несколько кнопок внутри меню Femap’а. Количество возможных вариантов (сжатые-несжатые, сравнение не сравнение и пр) было уменьшено, чтобы вызывать меньшую путаницу.  Впрочем для любителей продвинутых настроек есть пункт, который даст наиграться вволю.
4. Появилась возможность частичного экспорта результатов. Соответственно и интерфейс, который позволяет настроить подобный экспорт.
image
О нем можно говорить долго, потому сейчас не буду.
***
Теперь об изменениях, которые не так заметны визуально.
1. Был модифицирован алгоритм сжатия по умолчанию. Благодаря этому существенно возросла скорость сжатия, однако пришлось немного пожертвовать точностью. На большинстве задач это будет не заметно, но на некоторых вносимая погрешность увеличится с 0.18-0.2 до 0.25. Также немного ухудшился процент сжатия. Впрочем для многих это будет не заметно.
Каковы итоги переработки алгоритма? Для задачи 2 (см. предыдущую публикацию) с объемом результатов 573.4 МБ:
v0.9
v0.97
макс. погрешность (smile%)
0.18
0.22
размер после сжатия (МБ)
21.7
23.2
полное время сжатия
2 ч. 54 мин.
3 мин. 05 сек.
Думаю таблица наглядно показывает изменения.
2. В связи с переработкой алгоритма, на данный момент CAERA v0.97 не открывает результаты v0.90. Увы.  Проблему совместимости версий будем решать отдельным конвертором.

Теперь одно замечание – данная версия, как и предыдущая – это не готовый продукт. Это пока рабочий вариант, но не более. Не ждите от программы откровения и идеальной работы.  Не ждите, что следующий вариант появится быстро и будет совместим с предыдущими. Даже дорогие коммерческие не всегда эти отличаются, что уж ожидать от разработки “на коленке”. Мы стараемся все сделать по человечески, но это пока хобби.
Теперь по вопросам интеграции с другим ПО. В данный момент мы начали переговоры с несколькими компаниями, чтобы существенно расширить список ПО с которым будет работать CAERA. Мы не просим денег, но любая CAE “внутри” отличается от коллег-конкурентов, и для адекватного подключения нашего ПО к чужому нужно знать некоторые моменты. Причем не всегда заранее знаешь какие именно моменты нужны. Это время, причем не только наше.
Возможно это прозвучит странно, но из переговоров, я могу сделать вывод, что основным сдерживающим фактором является отсутствие коммерциализации для CAERA. Тем не менее, пока что линия движения остается той же.
На счет коммерциализации мы думали. Коммерческий вариант программы возможен, но лишь как дополнение к бесплатному. Есть вещи, которые нужны большим компаниям: многозадачность, интеграция с PDM, сервер-ориентированность, обработка данных без CAE программ, логи работы, работа с очень большими объемами данных (есть свои особенности).
Это то, на чем с нашей точки зрения можно заработать, и мы готовы сотрудничать в данном направлении. Однако считаем, что для личного использования ПО должно оставаться бесплатным.
***
Вопросы лицензии и многие другие хорошо расписаны в предыдущем сообщении.
Напоследок, ссылка на скачку новой версии CAERA v0.97. Ждем отзывов. Очень ждем. По сему если Вам интересно развитие программы отпишите свои впечатления, пожелания, плюсы и особенно минусы программы.
Приятного пользования.


Anton Vasiliev
19.05.201212:3319.05.12 12:33
Просмотров:9 Комментариев:0

Инженерные исследования. Вариант Autodesk. Часть 1

Anton Vasiliev
13.05.201223:4613.05.12 23:46

Для того чтобы было проще понять, что из списка уроков опубликованных на портале Engineering exploration (про который шла речь в прошлом сообщении) Вам нужно, в данной серии будет дан короткий обзор разделов и уроков. Первое, что следует отметить – все уроки записаны с использованием Autodesk Simulation Multiphisics (ранее Algor) версии 2012. С точки зрения интерфейса новая версия 2013 отличается не принципиально, и практически все, что продемонстрировано в уроках без изменений и проблем повторяется в последней версии.

Первый раздел посвящен знакомству с интерфейсом Autodesk Simulation Multiphisics (ASM) и вопросами связанными с импортом и модификацией геометрии.


Первый урок раздела посвящен импортированию геометрии непосредственно в ASM. На примере однотипной по форме геометрии, но созданной в различных системах (Autodesk Inventor и SolidWorks) демонстрируется, что могут быть различия. В данном конкретном случае вся разница заключается исключительно в ориентации детали относительно базовой системы координат (это связано с тем, что в Inventor по умолчанию вверх смотрит ось 0Z, а в SW – 0Y). Тем не менее в действительности на более сложных примерах разница может быть и более существенной. Так, как будет показано в других уроках, при импортировании из некоторых систем есть возможность получения геометрических параметров модели и даже физических (свойства материала). Есть и другие отличия, но об этом уже в уроках не рассказывается, впрочем, любой, кто сталкивался с импортом-экспортом и обменом информацией между различными системами САПР понимает это.
Также в уроке показано как задавать свойства материалов и как «разбить» геометрию на конечно-элементную (КЭ) сетку. В данном случае используются параметры по умолчанию, но в других уроках рассказано как ее модифицировать под нужды пользователя.

Второй урок раздела посвящен редактированию «неродной» геометрии. В данном случае любая геометрия, которая была создана вне ASM, для него является не родной. Autodesk прикладывает все усилия, чтобы её форматы (DWG, фалы Inventor, Revit) воспринимались ASM, как можно лучше. Однако пока что это все равно происходит через импорт-экспорт со всеми вытекающими отсюда последствиями. Данное мое голословное утверждение хорошо демонстрируется в самом уроке. После импорта геометрии из Inventor в ASM цилиндрические поверхности, которые в первом были цельными в ASM приходят как две полуповерхности. Это связано с особенностями работы геометрических ядер и ничего страшного в этом нет. Даже в самом CAD, на самом деле все тоже самое, просто для удобства пользователя многие CAD системы этот факт «прячут». Впрочем основная цель урока отлична от данного утверждения и заключается она в том, что геометрию можно импортировать в ASM не только напрямую, как в первом уроке, но и через Inventor Fusion. При этом можно работать с большим количеством типов геометрических данных, и также можно внести некоторые модификации в геометрию, для улучшения дальнейшей работы с ней в ASM. В качестве таких модификаций выступают удаление мелких элементов (фасок, скруглений, отверстий), которые усложняют процесс создания сетки и увеличивают время счета, но при этом не всегда влияют на конечный результат. Также, средствами Fusion можно модифицировать некоторые геометрические размеры конструкции, даже без использования «родного» ПО, в котором была создана данная геометрия. Или, как в уроке – разделит поверхности на дополнительные части, для того, чтобы стало возможным задание необходимых граничных условий и параметров нагружения.

Третий урок раздела, как раз освещает некоторые преимущества работы с геометрией созданной «сводным братом». Речь идет о том, что из Autodesk Inventor в Autodesk Simulation можно передать все параметры, которые были в модели. При этом их можно модифицировать напрямую в интерфейсе ASM, без привлечения Inventor или Fusion. Следует отметить, что при этом инструментарий работы с параметрами визуально не отличается от привычного тем, кто работает в Inventor. Кроме собственно «ручной» модификации параметров, данный функционал может быть использован для решения задачи оптимизации. Это обычно требует итерационного изменения некоторых параметров в определенных пределах. В конечном итоге получается конструкция, которая в соответствии с выбранными методами лучше всего соответствует целевой функции (минимизация веса, или напряжений etc.) Результирующий набор параметров может быть «передан» в Inventor, для модификации родительских файлов в соответствии с оптимальным дизайном.
Однако тут следует заметить, что автоматическое варьирование параметров в широких пределах нередко приводит к появлению ошибок в геометрии, связях между элементами, как в детали, так и в сборке. В случае, если это находится под постоянным контролем пользователя, это легко исправить в ручном режиме. Автоматическое изменение лишено данной возможности, о чем следует помнить при использовании функционала изменения параметров в ASM. Также следует помнить, что каждая новая геометрия проходит через автоматический импорт-экспорт, и дополнительные модификации в ASM, что также может добавить головной боли, если это не учитывать. К сожалению, об этом в уроке нет ни слова… Также в уроке есть спорное утверждение, что «тетры» всегда хуже чем «брики» (это типы элементов, которые отличаются количеством узлов и формой. Тетры – пирамиды о четырех узлах, «брики», или на русском «кирпичи», это элементы с 8 узлами и 6 сторонами). Впрочем данная тема требует отдельной публикации.

Следующий по счету – четвертый урок раздела. В нем рассказывается про основные типы контактов в ASM. Их не так уж и много, но они позволяют промоделировать практически все варианты взаимодействий. Основным типом контакта является Bonded («склейка»). Основным я его называю, потому что это тип контакта по умолчанию. Подобный тип контакта заставляет разные детали вести себя как единое тело. Т.е. по сути как будто они были полностью склеены между собой по некоторым поверхностям. При этом не всегда является обязательным даже касание деталей как таковое. В случае наличия зазора – между ними просто «влепят» «жесткую связь». Suface – наиболее общий тип контакта. Чаще всего встречается в природе. Два тела взаимодействуют между собой по контактирующим поверхностям. Одно тело может быть спокойно «оторвано» от другого, но не может влезть внутрь. В первом случае контакта нет, во втором тела начинают совместно деформироваться. Welded – похож на первый, т.е. bonded, но «склеен» не по всем заданным поверхностям, а по границе контакта. По сути моделирует работу сварного шва для нескольких деталей. Free/No Contact – самый легкий для компьютера, ибо контакта нет, а значит никаких дополнительных телодвижений на проверку соприкасаемости и совместное деформирование тел ASM’у совершать не надо. Sliding/No Separation  - когда у нас два тела спокойно скользят друг по другу, но оторваться друг от друга не могут. Separation/No Sliding – обратный вариант. Коэффициент трения так высок, что скольжение е возможно, а вот отрыву ничто не мешает. Так как не всегда тела контактируют целыми поверхностями есть контакт Edge  - для кромок.
В уроке, кроме освещения основных типов контактов и разницы между ними, рассказывается об инструментарии создания контактов между телами и настройках контактов и решателя.

В пятом уроке раздела освещается работа с библиотекой материалов. Не смотря на то, что в уроках ранее было немного рассказано о задании свойств, данный урок посвящен подробному описанию состава библиотеки и принципам работы с библиотекой. Рассказывается ка можно создавать новые материалы, в том числе и специфичные, например  композиционные. Единственное, что тут следует заметить, что библиотека материалов едина для всех приложений Autodesk, что достаточно удобно.


В шестом уроке, как бы в продолжение предыдущего объясняется разница между изотропными и анизотропными материалами

Седьмой урок целиком и полностью посвящен вопросам работы с сеткой. Основные типы элементов, принципы и инструменты модификации сетки. Причины, по которым необходимо делать сетку крупнее или мельче. Следует отметить, что в новой версии (2013) по сравнению с текущей (2012) есть существенные изменения инструментария работы с сеткой, причем в лучшую сторону.


Последний, восьмой урок первого раздела посвящен вопросам модификации расчетной схемы. На примере расчета шарнирно опертого по краям двутавра (в англ. варианте I-beam) демонстрируется, что для некоторых задач лучше использовать не трехмерные элементы, а балочные или пластинчато-оболочечные. Впрочем людям прошедшим через сопромат, это должно быть близко и понятно. Так как в данном случае пользователю нет необходимости решать уравнения вручную, то может быть непонятным почему обычный расчет на базе геометрии из CAD системы выполненный путем нажатия на пять кнопок,  лучше перестроения геометрии в соответствии с новыми правилами. К тому же в самом уроке на этом особо не акцентируют внимание. Чтобы пояснить могу сказать, что расчет металлического моста в балочной постановке вполне может выполнить и человек без привлечения компьютера. Компьютер на подобную задачу потратит от пары секунд до нескольких минут (в зависимости от сложности конструкции). А вот если это ели геометрию брать объемную-твердотельную.... то может не хватить вычислительных мощностей даже у "средней паршивости" кластера из списка российского Топ-50 . Впрочем вместо подробного объяснения данного факта дан пример, как можно создавать расчетную модель в ASM вообще без использования CAD, используя лишь внутренние возможности. Все это на примере уже упомянутого двутавра.

Продолжение следует...

P.S. изображения взяты непосредственно с портала  Engineering exploration.
P.P.S.  Если Вас интересует перевод данных материалов - просьба отписаться в комментариях.


Anton Vasiliev
13.05.201223:4613.05.12 23:46
Просмотров:14 Комментариев:0

Инженерные исследования. Вариант Autodesk. Часть 0

Anton Vasiliev
13.05.201200:5313.05.12 0:53
Эффективная маркетинговая политика компании Autodesk привела к тому, что ее программный продукт AutoCAD стал в какой-то мере синонимом вообще всего автоматизированного проектирования. Однако эта же политика привела к тому, что у многих специалистов отраслей машиностроения, архитектуры и строительства сложилось мнение, что кроме AutoCAD’а у Autodesk вообще нет ничего более. Однако портфель ПО Autodesk расширяется с каждым годом и все большее количество этапов жизненного цикла изделия (PLM) все шире охватывается инструментарием Autodesk.


Впрочем, задача правильного маркетинга состоит не только в создании бренда или информировании потенциальных покупателей о новых инструментах. Не менее важным является первичное обучение основам работы. Особенно это важно для программ, базирующихся на серьезной теории – такой, как прочность или газодинамика.

С этой целью компания Autodesk создала специализированный портал Engineering exploration. В русском языке по смыслу больше всего подходит термин «инженерные исследования». Данный портал содержит базовые сведения о работе Autodesk Simulation Multiphysics (ранее Algor). Все они представлены в виде ряда «обучалок» под названием workshop. На данный момент на портале размещено 42 таких урока разбитых по пяти  направлениям:  
  1. Working with Imported Geometry (Работа с импортированной геометрией)
  2. Linear Material Analysis (Расчеты на базе линейно-упругих моделей материалов)
  3. Nonlinear Material Analysis (Расчеты на базе нелинейных моделей материалов)
  4. Dynamic Simulation (Динамика механизмов)
  5. Fluid Flow (Динамика потоков, Гидро-газодинамика)
  6. Thermal Analysis (Термический анализ)
Каждая из обучалок (можно сказать уроков, если так будет привычнее) содержит видео, слайды презентации с ключевыми моментами, текст «лекции» и файлы для самостоятельной работы. Как и на многих порталах Autodesk, видео работает через Microsoft Silverlight. Презентации выложены в формате Microsoft Office 2007-2010 (*.pptx). Текст лекций – в формате Adobe Acrobat (*.pdf). Файлы для самостоятельной работы представляют собой архивы, содержащие необходимые файлы с геометрией (в различных форматах) или файлами Autodesk Simulation (*.ach). Все материалы представлены на английском языке, что может представлять некоторую трудность для нашей русскоязычной аудитории. Однако следует заметить, что произношение «лекторов» в видео достаточно четкое, а тексты отличаются простотой и неплохо читаются даже с автоматическим переводом. Впрочем, при наличии интереса к данному направлению для сообщества не станет проблемой перевод материалов на русский язык.

В среднем длительность видео, сопровождающих «уроки», не превышает 10 минут. Это положительно сказывается на восприятии информации. При хорошем знании английского этого вполне достаточно. В некоторых случаях «урок» разбит на несколько частей. И сами уроки, и их части имеют логически завершенную форму. Благодаря этому уроки можно смотреть в любой последовательности (особенно если Вы имеете опыт работы с инженерными расчетами на компьютере). Однако предпочтительным все же является последовательное знакомство с материалами. В случае необходимости ускорения знакомства с определенным типом задач рекомендуется изучить модули из первого раздела и далее можно переходить к интересующему Вас разделу. Структура уроков это позволяет.

Все видео вместе взятые - это шесть с половиной часов (или 9 академических), что достаточно много. Характерно, что в рамках уроков рассказывается не только об азах использования Autodesk Simulation, но и основах теории, необходимой для понимания сути задач и методов их решения. Таких подробных и хорошо документированных уроков посвященных инженерным расчетам в сети еще нужно поискать. А в исполнении разработчика ПО и в открытом доступе – вообще считанные единицы. 

Материалы поданы таким образом, чтобы был выдержан баланс между объемом материала, с которым пользователь может ознакомиться без особых проблем, но в то же время не в ущерб подаваемому материалу. С такой точки зрения 6 часов – это достаточно немного. Если уделить время не только просмотру видео, но и чтению текстовых материалов и выполнению описанных в них практических занятий, на знакомство с ПО у Вас уйдет от двух до пяти дней. Таким образом, за рабочую неделю можно освоить базовые принципы работы с Autodesk Simulation Multiphisics и познакомиться с основами теории. 

Для более детального изучения методик и программы можно обратиться к другим ресурсам:
Или пройти официальное обучение у партнеров. Это позволит в дальнейшем наломать меньше дров. Впрочем, для любителей самообразования, в дальнейших публикациях будет дан более детальный обзор уроков.

P.S. Обзор портала Engineering exploration осуществлен по просьбе представителей Autodesk Community.


Anton Vasiliev
13.05.201200:5313.05.12 0:53
Просмотров:12 Комментариев:0

Заметка про нашего мальчика...

Anton Vasiliev
10.05.201223:0210.05.12 23:02
Рост метр двадцать, глаза голубые, зовут Крюггер Федя... А зачем звать если сам приходит? smile;)
Хотя это я уже не в ту степь пошел. Просто ассоциативный ряд, он прыгает.
Собственно это не заметка, и не публикация по большому счету. Это просто нечто в стиле меморандума о ЧСВ....
В CAD/CAM/CAE Observer Выпуск # 3(71)/2012 есть статья от Pro|TECHNOLOGIES под названием: Проект внедрения PLM в УПЭК. Эпизод V. Обучение, сертификация, работа с университетами
Там есть пара строк и о нас. И даже примеры работ студентов. О как.... Можно сказать "О нас пишут!" smile:)
Не знаю почему статья недоступна на сайте журнала, но на сайте ПроТ она вполне доступна. Если желаете прочитать тыцать тут.


Anton Vasiliev
10.05.201223:0210.05.12 23:02
Просмотров:13 Комментариев:0

Парамеризация на службе образования

Anton Vasiliev
01.05.201223:3601.05.12 23:36

Вопросы параметризации – один из моих любимых коньков. В рамках обучения студентов по нашей специальности на данный вопрос я трачу не много, не мало – целый семестр. И даже в рамках блога я ему посвятил ряд публикаций. Даже в свое время собирался выступить с докладом на одной из конференций организованной одним из вендоров для ВУЗов… Но в итоге как-то протормозил. Сейчас в рамках обещания постараюсь осветить этот вопрос.

image

Итак давайте рассмотрим классический РГЗ/ОДЗ по сопромату, строймеху, техмеху, теормеху (общие принципы будут задания все равно одинаковые). Для примера возьму задания на курсовой по ТММ от нашей кафедры:

image

Один из примеров чуть ближе:

imageimage

Более подробно можно посмотреть по ссылке. Впрочем не думаю что это сильно обязательно потому как с подобными примерами заданий сталкивались все кто учился в ВУЗе.

Итак, что же мы имеем? В данном случае у нас есть ряд кинематических схем (в данной методичке их 6). К каждой из них есть набор параметров. Они обозначены буквами. Ниже идет таблица, в которой 6 наборов комбинаций параметров. Итого у нас уже получается 36 вариантов, что вполне подходит даже для большой группы. Если сюда добавить различные законы для кулачка (4 шутки) и какие-то еще параметры, то получается достаточно неплохой набор пусть типовых, но все же разных задач.

По теоретической механике, когда я учился, помнится, нам выдали набор из 100 различных схем  и большую таблицу с параметрами. Через теормех проходило одновременно очень большое количество людей, потому и количество вариантов там было больше. Причем тем кто претендовал на отлично надо было решить не по одной задаче а по несколько. Так как мы люди ленивые – мы быстро разобрались что на самом деле там из всей сотни всего пяток принципиально различных схем. Составили наиболее общие варианты включающие все модификации, решили их в общем виде, а потом “рубили капусту” на потоке. На чем собственно и погорели. Так как решения-то были все один в один, а большинство и объяснить-то не могло, что там и как делалось. Естественно нас (коллектив который так по хамски поступил с задачами) быстро сдали… Но что самое интересное после длительного расстрела у доски, преподаватель просто выдал нам конкретные задания на перед и предложил альтернативу –

  • либо не появляться до конца семестра, но не решать никому и ничего,
  • либо поработать на свое будущее т.е. например над более серьезными задачами, которые могут плавно перетечь в кандидатскую (это к вопросу о зубрежке и понимании, вернее к вопросу как можно занять “выдающихся”).

Честно говоря нас больше заинтересовал второй вариант и некоторое время мы занимались задачами, с которыми наши товарищи столкнулись только на 4м и 5м курсе.

Так вот. К чему бы это я? К параметричности. Как видим в классических дисциплинах преимущество параметризации оценены давно и используются по полной. Причем используются не только в курсовых, но и в обычных задачах на которых построено обучение. Как там Из пункта А в пункт Б… и чего ему не сидится…

Даже в мультфильме обыгрывалось (см. заглавную картинку публикации)

***

А теперь давайте рассмотрим любой обучающий пример по САПР. Ну пусть не любой,но большинство. В качестве “любого” возьму пример обучения по SW. Не смотря на то, что параметричность – основной конек САПров, где-то какие-то параметры вообще встречаются? Ну ладно, оно понятно, что в рамках одного урока это никто делать не будет. Так ведь и в большинстве наших методичек и книг этого нет. И не надо мне говорить, что они в целом содраны один к одному либо со справки либо с западных книг. Кстати у западников тоже как-то редко наблюдается. Даже в курсах передовиков производства типа MiT…

В целом дальнейшее повествование считаю не сверх обязательным. думаю большинство уже и так поняло намек к движению. Но оставлять так все равно не хочется, по сему приведу пример.

Итак, берем простой вал. Одно из классических заданий по начерталке/инженерке/компграфике:

clip_image002clip_image002[4]

Детали типовые, с десяток операций т.е. не сверх сложные. В большинстве учебников такие присутствуют. Теперь давайте возьмем и сделаем из них параметричные:

imageimage

Буквально удалив несколько цифровых значений и заменив на параметры можно добиться того, что количество вариантов стало неограниченным.

Что еще можно сделать? Можно в качестве параметра добавить наличие отсутствие и тип (сквозное/глухое) отверстий, профили паза, тип сечения в конкретном месте (шестигранник, треугольник, квадрат, прямоугольник). Это усложняет задачу преподавателю, но и делает чуточку сложнее задачу для студентов. Однако от того, что из поколения в поколения будут передаваться уже готовые работы мы таким образом спасти не можем.

Отсюда выводы? Например, что подобные работы засчитываются при выполнении в аудитории. Уже чуть лучше. Но ведь не всегда пропуски бывают по неуважительным причинам, и не все будут просто драть. Значит надо как-то выровнять условия для того, чтобы те кто выполняют самостоятельно и те кто привыкли “копипастить” попали в одинаковые условия. Возможно ли это? В чистом виде нет, но приблизиться к данному показателю возможно.  Например так:

Вводим различные варианты создания базовых фичеров:

Разбиваем построение на несколько этапов и на каждом из этапов контролируем некоторые величины, а другие меняем. Например:

  1. постройте первую ступень (полностью с пазами, отверстиями или без оных) с набором параметров №1, укажите получившийся объем (массу, моменты инерции),
  2. измените на набор №2, №3…
  3. постройте вторую ступень укажите:
  • массу (с новым материалом),
  • объем или их изменение (или даже сумму), или
  • объем снимаемой стружки в процессе изготовления или
  • скорость обработки, для времени обработки, или время обработки, для скорости

И так далее. При этом в качестве “контролируемых параметров” могут выступать даже цвет всей детали и ее частей на определенных этапах. Или вывод результатов в определенной системе координат. Опять же выполнение задания можно делать по системе тестов, но в отдельных случаях просить выбрать результат из списка, а в отдельных – указать самостоятельно.

***

Теперь как все это контролировать. То что студентам жизнь услжняется вроде как понятно, но им то не сильно, а вот преподавателям – ого-го как! На самом деле не так уж и сильно. Особенно если помнить о то, что усложнения можно вводить поэтапно (как и процесс создания новых предметов). Итак, если посмотреть на список названных параметров то у нас есть параметры влияющие на цифровые показатели модели и те которые влияют на ее визуальную часть.

Что влияет на цифры? Во первых цифровые значения тех самых параметров L1, A1, A2, A3… d1, d2… Во вторых последовательность операций. При этом в некотором смысле, изменение ряда величин является неизменными от их места в дереве. Например изменение массы/объема от добавления к геометрии пазов будет одинаковым, что в начале дерева, что в конце. А вот изменение инерционных характеристик – уже хужее, но тоже вполне вычисляемо.

Теперь какие значения меняются – размеры заготовок, объем, масса, инерционные характеристики и все их “производные” (в смысле величины, которые можно получить из них алгебраическим способом)

На самом деле вариантов не так и много и не так уж и трудно создать параметрическую модель и программу, которая выведет все варианты возможных контролируемых параметров. Или не все, а только необходимые. Или не выведет, а сравнит то, что ввел студент с тем, что она вычислила.

Точно так же как не слишком трудно подобную программу написать преподавателям – могут найтись студенты которые также справятся с данной задачей. Возможно они не будут знать про все подвохи и варианты – но могут существенно упростить задачу своим коллегам и будущим поколениям. И вот тут-то и вступают в игру те параметры, которые я назвал не смысловыми, а визуальными….

Если на каждом из этапов студенту надо будет сохранить и отправить преподавателю/системе модель или скриншот, на котором четко будут видны цвета, дерево построения и прочая, то хочешь не хочешь, а надо делать и делать с нуля. Иначе цифры совпадут, а какая-то мелочь – нет. В принципе и тут можно написать скрипт/программу, который будет выполнять все прихоти. Но как мне кажется – такому студенту можно сразу ставить оценку за одно это Подмигивающая рожица.

Так вот. В общем случае создать подобную программу будет проблематично, да и не нужно, а повторять одно и то же десятки раз пусть и с мелкими различиями умным ребятам будет не интересно, а следовательно повышается вероятность, что данное задание будет выполнено именно тем кто его получил. Если все же это будет делать не он, а кто-то другой, что к сожалению, не исключено, этот кто-то получит дополнительную практику и лучше закрепит материал. Что, как мне кажется, тоже вполне неплохо.

Приведенная геометрия взята из комплексного экзамена по нашей специальности, который проводился в прошлые года на 6м курсе у нас на кафедре. Надеюсь что в этом году он немного усложнится. Если, конечно, руки дойдут.

Комплексный экзамен (вернее его часть посвященная САПР) состоит из двух кусков:

1. Построение геометрии + чертеж

2. Построение геометрии +расчет

Геометрия на первую часть (несколько вариантов):

clip_image002clip_image002[6]

clip_image002[11]clip_image002[13]

Так как экзамен проходит под контролем преподавателей, с геом. параметрами в данном случае никто не заморачивается. Дополнительных промежуточных действий тоже нет в связи с ограниченностью времени на экзамен (об этом ниже). Однако кроме непосредственно геометрии есть еще задание, которое звучит так:

1.1. Построить трехмерную геометрическую модель согласно эскизу

1.2. На базе геометрической модели создать чертежи согласно требованиям ДСТУ. Между чертежом и моделью должна быть полная двусторонняя ассоциативная связь.

1.3. Вычислить и привести на чертеже:

1

Массу детали

2

Положение центра масс

3

Главные моменты инерции

4

Полную поверхностную площадь детали

5

Объем детали

6

Максимальный габарит детали

7

Моменты инерции

8

Габариты заготовки

9

Массу заготовки

10

Объем удаляемого материала.

Расчетная часть опирается на геометрию, которая приведена в начале публикации (т.е. на оси-валы) При этом в качестве варьируемых параметров выступают:

2.1 Построить трехмерную геометрическую модель согласно эскизу

2.2. Исследовать модель:

1

Определить параметры напряженно-деформированного состояния

2

Найти коэффициент запаса прочности

3

Найти 10 первых собственных частот и форм незакрепленной и ненагруженной конструкции

4

Найти 10 первых форм потери устойчивости конструкции. Определить уровень запаса исходя из требований устойчивости

5

Найти наиболее опасные сечения с точки зрения напряженности конструкции

6

Подобрать материал детали с целью минимизации массы детали, при заданном коэффициенте запаса

7

Найти 10 первых собственных частот и форм закрепленной но ненагруженной конструкции

8

Найти 10 первых собственных частот и форм закрепленной и нагруженной конструкции

9

Провести оптимизацию параметров формы детали с целью минимизации значения максимальных суммарных перемещений

10

Провести оптимизацию параметров формы детали с целью минимизации значения максимальных напряжений по Мизесу

Условия закрепления и нагружения:

  1. Модель жестко закрепляется по передней (задней) грани
  2. Нагружается силой 10кН с торца обратного закреплению (величина силы – параметр, направление – сжатие, растяжение, изгиб - параметр)
  3. Все сквозные отверстия нагружены давлением 1 кН/м2 (величина давления - параметр)

Для обоих задач есть таблица с материалами:

Таблица материалов:

№

Название материала

Модуль упругости (Па)

Коэффициент Пуассона

плотность (кг/м3)

Предел текучести (Па)

1

Steel AISI 1020

2e11

0.29

7900

351571000

2

Cast Alloy Steel

1.9e11

0.26

7300

241275200

3

Plain carbon Steel

2.1e11

0.28

7800

220594000

4

Gray Cast Iron

6.62e10

0.27

7200

-

5

Aluminum 1060 Alloy

6.9e10

0.33

2700

27574200

6

Aluminum 6061 Alloy

6.9e10

0.33

2700

55148500

7

Aluminum 7079 Alloy

7.2e10

0.33

2690

505000000

8

Copper

1.1e11

0.37

8900

258648000

9

Molybdenum

3.2e11

0.38

10000

325000000

10

Titanium Ti-8Al-1Mo-1V

1.2e11

0.32

4370

910000000

Таким образом получается приличное количество вариаций. Тут надо заметить, что задания по построению геометрии из приведенных выше примеров это наши классические ОДЗ на первом курсе во втором семестре (они их делают руками на бумаге, а потом на компьютере в SW). Однако, как уже упоминалось времени на практику комплексного экзамена выделано аж три часа. А кроме САПР там есть (ибо обязан быть) еще кусок по основным предметам за все предыдущие годы обучения: детали машин, ТММ, программирование…

А с учетом этого – сроки получаются достаточно жесткими.

 

***

Предвосхищая вопрос. Именно в таком стиле мы пытаемся сделать большую часть своих методических указаний по кафедре. Но пока они находятся в стадии далекой от завершения.

Как итог. В таком ключе можно переделать практически любые уже существующие материалы, уроки и задания. Но как бы это красиво не звучало, придется приложить усилия и желательно нескольких преподавателей читающих один и тот же предмет. Кроме того, нужно изначально начать планирование таких уроков. и вложить труда в квадрате от того что потом хотите получить. Но, как нам кажется, оно того стоит.

А какова Ваша точка зрения? Может Вы с упомянутыми проблемами боретесь по другому?


Anton Vasiliev
01.05.201223:3601.05.12 23:36
Просмотров:23 Комментариев:0

Осмысленная зубрежка

Anton Vasiliev
01.05.201220:0301.05.12 20:03
Давно собирался отписаться на эту тему.  А тут еще и Евгений Ширинян задает наводящие вопросы.  Одно плохо - в данный момент сижу с температурой и крепатурой по всей левой части, по сему публикация может выйти еще более сумбурная чем обычно.  Особенно если учитывать вопрос о котором пойдет речь...
А речь сегодня поведу о двух разных принципах освоения материала: зубрежке и понимании.
На самом деле только этим и вопрос и варианты не ограничиваются, но все дальнейшее повествование постараюсь выстроить вокруг этих двух подходов.

Начну с того, что я сам дико ненавижу зубрить. Мне всю жизнь интереснее было понять смысл. Пока не понял - мне интересно. Как только разобрался (или мне так кажется) - все меня уже силком не притащишь к данной задаче/проблеме. Всю школьную жизнь меня посылали на олимпиады за "нестандартное мышление" и умение быстро въезжать в тему. И при этом, всю же жизнь на стандартных контрольных я получал трояки (в лучшем случае)...
С учителями и преподавателями, которым требовалось понимание, даже в случае если моя точка зрения была отлична от их, у меня никогда не было особых проблем, ни на технических дисциплинах, ни на гуманитарных  (за исключением языков, где понимание все равно от зубрежки не избавляет). Тут следует заметить, что почти все преподаватели требуют понимания, но это на словах. На деле же очень многие в действительности не понимают своего предмета, и единственное что они могут - это требовать повторения определений слово в слово согласно конспекту или учебнику. При этом они почему-то считают, что если человек ошибся хотя бы в одном из предлогов, пусть и использовал такой по смыслу, - то он не понимает сакральной ценности определения и, следовательно, не понимает сам предмет (наверное так сложилось исторически). Долгое время я в меру инфантильности верил людям и считал, что если человек требует понимания, и хочет услышать нашу личную точку зрения, то именно ее и надо говорить. В последствии понял, что тем кто усиленно хочет слышать чужую точку зрения лучше всего повторять слово в слово их собственную. Вот тогда-то  они верят в понимание и соглашаются с высказанной "чужой" "точкой". Следует заметить, что для полного удовлетворения некоторых вопрошающих, нужно внести некоторые изменения в определения, чтобы они могли подправить тебя с высоты своего положения и опыта... Но в любом случае не дай Бог, высказать то, что у тебя действительно на уме. Даже если они это просят.

Если после прочтения предыдущего абзаца Вы забыли, то напомню, что я требую понимания и хочу услышать собственное (студента) мнение smile:) Хе хе.

Кстати, многие ребята, гораздо более опытные по жизни, чем я в свое время, поступают именно так как я сказал - говорят то, что вроде бы преподаватель хочет слышать. Правда тут их часто ждет "облом" - они натыкаются на кучу провокационных вопросов. Причем часто, из них следует совсем обратное ранее сказанному. Кто-то остается гнуть уже озвученную версию, считая, что преподаватель проверяет их на "вшивость". Кто-то тут же меняет свою точку зрения, на новую, считая что так проще отделаться. А кто-то задумывается. Собственно ради последних это и затевается. А также, чтобы последних стало больше.
Ничего нового я не сообщил. Все это известно по детскому анекдоту относительно "нордичности характера и арийской истинности". Кстати, "Штрилицы", попадаются крайне редко.
Почему я так делаю? Потому что это в математике у нас все просто: 2+2=4 и без вариантов. А в инженерном деле часто более правильным является ответ "А сколько надо?", а уж то, что "во время военных действий "Жэ" обычно приравниваемое к 10, может достигать значений и в десятки раз больше..." хороший специалист просто обязан знать. 
Правда, вот тут возникает одна проблема. Заключается она в том, что многие запомнив два приведенных тезиса (на счет вариативности значения констант, и понимания требований заказчика) считают что уже поймали всю ВУЗовскую науку за хвост и "грызть гранит" уже не нужно... И выходят такие спецы, которые готовы "выполнить" любую прихоть заказчика, но при этом 2+2 сложить не могут. Причем выполнить не зря взято в кавычки. Ведь как они могут что-то выполнить без кавычек, если понимание есть, а знаний и навыков, нужных для выполнения - нет.
Казалось бы, другие варианты не лучше, ведь если нет понимания - человек не может быть специалистом. Однако как показывает практика, для выполнения большого числа инженерных задач быть специалистом и не нужно. Как бы это странно не звучало, но часто задачи сводятся к процедуре "делай раз-делай два" в случае "непоняток" - спроси у специалиста или посмотри в справочнике (для каждой специальности свои справочники, и именно это главное отличие специальностей разного профиля). И вот тут оказывается что обучение, которое было построено на многократном повторении простых истин и односложных действий - оказывается более эффективным.

***

Теперь вернемся к учебному процессу. Есть ряд дисциплин, без которых невозможна специальность, но при этом являющихся общими, а не профильными. О чем идет речь - начертательная геометрия, инженерная графика, сопромат, теормех, техмех, строймех и пр. Почему я называю данные дисциплины не профильными? Потому что для большинства людей, которые обучаются данным предметам, даже при постоянном использовании навыков с данных предметов они не являются самоцелью. Так например при проектировании гидротурбины, или здания необходимо делать прочностные расчеты, оформлять чертежи... но! Чертеж не создается ради чертежа, прочностной расчет опять же делается не ради прочностного расчета....
Бред? Мне так не кажется. Вот например, с помощью денег Вы можете купить еду. Более того без денег еду купить проблематично (как и без прочностного расчета создать турбину). Однако деньги обычно все же не едят. 
Работая и получая зарплату - Вы получаете те самые деньги с помощью которых можете оплачивать и еду и все прочее. Данный процесс называется "делать деньги". Однако и тут не зря были использованы кавычки. Потому что есть сотрудники монетного двора, которые делают (создают) деньги  в самом прямом, а не переносном смысле. 
Так и в нашем случае. Есть профессия "прочнист" он по сути занимается тем же, что и те кто проектировали турбину или дом. Но тут разница почти такая же как и в случае с деньгами. Проектировщику турбин проблемно посчитать что-либо кроме турбин. А прочнист по образованию посчитает что угодно, но спроектировать... Также есть люди основное дело которых именно правильное оформление чертежей и более ничем они не занимаются - это нормоконтролеры.  Для всех остальных что расчеты, что чертежи - часто используемые, но отнюдь не основные вопросы.

***

При обучении непрофильным (согласно предыдущему абзацу) предметам в тсовременном ВУЗовском образовании есть ряд подходов. Рассмотрю на более близком мне примере - прочности.
Итак. Первый вариант - преподавание согласно классике. Классические учебники, классические решебники, с не менее классическими задачами (и не менее классическими объявлениями на всех заборах рядом с ВУЗом предлагающие решать данные задачи). Никаких САПРов, никаких мат.пакетов или даже "экселей". Ручками в столбик и поехали. К CAE если и допускать, то как можно позже, чтобы не портились заранее.
Второй вариант, замена классических решебников современными CAE пакетами. Те же (условно говоря) примеры, только вместо запоминания формул - запоминание кнопок. С CAE начинаем знакомить как можно раньше, по сути вместо сопромата, техмеха и пр.
Третий вариант - попытка дать комбинацию первых двух. Т.е. понимание + основы решения "руками" + основы решения в CAE.

Если говорить о чертежах, то тут на самом деле тоже самое - либо моделирование и чертежи отодвигаем подальше, либо ставим с первого курса, либо пытаемся выдержать хорошую мину при плохой игре.

Плюсы каждого из подходов звучали во многих спорах не единожды, по сему их повторять вроде не имеет смысла. Минусы - тоже. Однако....

Вариант первый: Он наиболее прост и привычен педагогическому коллективу. Считается что именно так ребята постигают азы, а не запоминают "кнопки". В принципе согласен. Но... Давайте будем честными и все таки подумаем о том, что современные студенты, которые часто с трудом осиливают длинные формулы содержащие алгебраические выражения, вряд ли смогут чего-то понять из уравнений с дифурами. Они их не понимают, сколько бы данных задач не было - 1,2 или 100. В лучшем случае большинство механически проделает и забудет как страшный сон. В особо проблемных моментах им "помогут" сокурсники или преподаватели. В худшем - тупо купят по одному из объявлений. 
Почему я взял помогут в кавычки? Представьте себе, что Вы сдаете норматив по многоборью. И в рамках данного норматива все Вам удается, кроме преодоления высокой стены. Если в нужный момент Вам подставят плечо и подтолкнут - Вы преодолеете всю дистанцию, но на любых "стенах" у Вас как были проблемы, так и останутся. Так и тут. Когда преподаватель или коллега "помогает" чаще всего он просто "перебрасывает человека через стену" не решая проблему, не помогая усвоить материал. Даже если преподаватель или коллега пытаются впихнуть знания, тот кому впихивают информацию в этот момент в голове крутит нечто в стиле "да заткнись уже и сделай, и так все в печенках, а тут твои нотации".

Итого, что в остатке? В остатке идет то, что студент на вопросы "хау дую ду", с успехом отвечает "ай эм файн", не понимая ни вопроса ни ответа.

Более того, на нашей кафедре (как впрочем и на других), я неоднократно наблюдал за тем как происходит выполнение курсовиков по классическому ТММ (теория механизмов и машин) и честно не вижу разницы, в тупом нажимании кнопок, или тупой отрисовке перпендикуляров. Что в одном, что в другом случае народ не понимает о чем идет речь и ни мозги ни моторику включать не пытается. Особенно, если всю работу, за студента выполняет преподаватель. Если смотреть со стороны, то складывается впечатление, что это не студенты берут полосу препятствий, а преподаватель. Причем по количеству студентов. Он ходит между всеми студентами и всех переталкивает через препятствия. Студенты же просто сидят и ждут когда до них дойдет очередь, чтобы их перебросили или перетянули через очередное препятствие. И так через ВСЕ.

Да так поступают не все, но достаточно большая часть.


Вариант второй. Основное замечание - уже называлась - тупое нажимание на кнопочки. При этом с точки зрения людей употребляющих данную фразу "не тупого" тыкания просто не бывает. Т.е. считается по умолчанию, что компьютер заменяет мозг. Мне же кажется что использовать мозг или нет  - это не от кнопок зависит.
Как уже писал, разницы между механическим "решением" каких-то "левых" формул и механическим "нажиманием" на какие-то "левые" кнопки я не вижу.
В чем плюсы в чем минусы? Кнопки нажимать обычно быстрее и проще. Написанное/начерченное руками при ошибке придется переделывать с нуля. Т.е. вхождение в предмет с помощью кнопок - снижает порог вхождения, но и расхолаживает. А выполнение от руки - заставляет больше делать и относиться более ответственно, чтобы меньше переделывать. Но это в теории...
Также следует заметить, что компьютерные программы за счет графиков, анимаций, возможности покрутить с разных сторон, возможности внести небольшие изменения и быстро увидеть результат - дают большую наглядность чем бумажная работа с помощью формул (для большинства).
Как итог обучаемые по такому принципу не знают законов и не понимают как одни из других вытекают (потому что "вытекание" идет на языке формул, а не кнопок), но при должном количестве решенных задач за меньшее время могут набраться понимания и, что немаловажно, практики. Практики, которая поможет им в решении типовых задач по их специальности.
Однако подобный подход настолько меняет мировоззрение, что дальнейшее развитие, для которого необходимо и обязательно изучение "языка формул", становится крайне проблематичным. Более того, привычка типовым образом решать задачи и без особых усилий со своей стороны сказывается на том, что и в сложные задачи человек суется с таким подходом, считая что главное знать правильные кнопки и все. В итоге получается полная "лажа" в результатах, и непонятно кто виноват.

Вариант третий. Будем предельно честными: если на предметах которые являются профилирующими для специальности не всегда удается выдержать баланс, но на непрофильных предметах его же получить крайне сложно. Особенно в рамках тех же часов. Особенно если другие предметы не дай Бог преподавались разным способом (кто-то первым, кто-то вторым), потому что тогда и кнопкам и формулам придется учить с нуля в рамках предмета, в котором на это часов просто нет.


***

Итак. Третий вариант - практически нереален вне стен "родной" кафедры. Первый вариант во многом устарел, и уже не дает того эффекта ради, которого его оставляют неизменным. Единственное исключение - подготовка "теоретиков". Остается только второй вариант. 

Что тут следует добавить....
Первое - для того чтобы было понимание - нужно все таки стремиться к третьему варианту, это раз. 

Второе - нужно качественно увеличить количество решаемых задач (раз они быстрее решаются). Причем в разы. И объединить задачи таким образом, чтобы в рамках одной пришлось решать несколько "разных". Если мы решаем задачу об изгибе консольной балки, то например изменения типа сечения балки (которое для ручного решения является проблемным) нужно делать несколько раз, чтобы человек, во первых, вбил в себя навык редактирования, а во вторых, увидел изменения.

Третье - нужно создать большое количество вариантов однотипных задач, чтобы всем студентам задачи все равно пришлось делать с нуля, а не просто копировать отчеты. (пример я приведу в одной из следующих публикаций)

Четвертое - необходимо выстраивать ВЕСЬ процесс обучения так, чтобы навыки полученные в одном предмете пересекались в других и многократно там использовались. Например интерфейс ПО дается в одном предмете, а в других дается много задач, которые нужно выполнить в данном ПО.

Пятое - при сдаче практики, лабораторок и курсовых "мучать" не столько по интерфейсу, сколько вопросами на понимание. И если человек "плавает" - заставлять доказывать свое утверждение ссылкой на источники, или же искать в CAE ответы на вопрос путем самостоятельной постановки "микроисследовательской" задачи.

Шестое  - разрабатывать задачи и вопросы с подвохом. Пусть они выглядят просто как и остальные, а на деле их выполнение требует серьезного включения мозгов... и большого количества итераций на выполнение.

Седьмое - запомнить все - не возможно (особенно в рамках ВУЗовской программы). Все что не повторяется - забывается. Значит наиболее нужные по специальности вещи должны повторяться многократно и постоянно.

Восьмое - при обучении студентов нельзя ограничивать демонстрацию лишь одним из похожих вариантов. Всегда нужно показывать альтернативное ПО и хотя бы мельком объяснять различия плюсы и минусы. В идеале что-то из этого списка студенты должны попробовать самостоятельно. Ключевая разница состоит в том, что в таком варианте не пытаются "научить работать со всеми комплексами сразу", а всего лишь показывают варианты.


Девятое - основной набор инструментов (ПО на базе которого строится обучение) не должен быть широк. Чем меньше он (список) и чем глубже проработка - тем лучше. Под глубокой проработкой понимается как глубокое проникновение данных инструментов в процесс обучения, и максимальное задействование их стандартных возможностей, так и демонстрация дополнительных модулей.  Чем меньше список - тем выше вероятность что студенты вынесут не кашу, а навыки. При большом списке осваиваемого в рамках обучения в ВУЗе программного обеспечения, получается, что ничего из этого студенты не знают и ни в чем работать не умеют.

Десятое - за один год и самостоятельно это не осилить, а следовательно тут нужна кооперация нескольких преподавателей (как преподающих в рамках различных предметов, так и в рамках одного), и постепенное приближение курсов к идеалу за несколько лет (по всем вопросам - интеграция, увеличение числа задач, вариативность, вопросы etc....)

***

В качестве дополнительного аргумента в пользу такого варианта могу сказать, что ребята, которые добросовестно протыкали кучу уроков (если уроков действительно много) гораздо быстрее справляются с типовыми задачами. Если же они самостоятельно нашли ответы и на каверзные вопросы, то и со знанием классических формулировок и понимания смысла у них лучше, чем у тех, кто с высоты своего понимания прошел данные уроки "галопом".

В рамках данной публикации, я рассказал, что дико ненавижу задачи на зубрежку. Объяснил почему, при всем при этом зубрежка дает лучший результат для общей массы студентов. Но это с общей массой, а что же делать с теми кто также как и я ненавидит зубрежку?...

Честно , в рамках преподавания до сих пор я так и не нашел для себя ответа на данный вопрос. Учить таких ребят по отдельности - очень приятно. Преподавать им с общей массой - "мука". Пока думаю над этим вопросом. Но Вы же помните - я против зубрежки smile;)

А что думаете Вы?

P.S. Обучая ребят я очень часто провожу параллели с боевыми искусствами. Это наглядные примеры, которые им легко запомнить. Вот две цитаты принадлежащие одному и тому же человеку:
  • В бою всегда побеждает спонтанность. Зубрёжка всегда проигрывает.
  • Я не боюсь того, кто изучает 10,000 различных ударов. Я боюсь того, кто изучает один удар 10,000 раз.
Их автор - Брюс Ли. Первую цитату очень любят те кто не любит зубрежку. Вторую обычно не вспоминают....
Мне кажется две данные цитаты - хорошее завершение для сегодняшней публикации.


Anton Vasiliev
01.05.201220:0301.05.12 20:03
Просмотров:17 Комментариев:0

Продолжим наш скучный разговор...

Anton Vasiliev
27.04.201201:4527.04.12 1:45
Именно такой фразой 20 лет назад во время студенческих вечеринок приятель сопровождал процесс обновления содержимого в рюмках и кружках. Правда я участвовал в вечеринках исключительно как наблюдатель, по причине своего "нежного возраста". А все потому, что студентом был не я, а мой старший брат. Наверное это и стало причиной того, что данная фраза запала в душу и стала постоянной на моих устах. Причем, не только в ее исходном (для меня) звучании.
В данном случае продолжается уже упомянутое ранее общение по теме статьи на isicad'е.
В общем ниже повтор некоторых соображений.

Цитата из Евгений Ширинян, id 4841:
Не прошло и года, как говорится. Не согласен. Нашу группу из энтузиастов, которые хотели выучить Rhino, обучал инженер с опытом работы в более серьезных пакетах. Зная ограничения райно, его "косяки", я нередко обнаруживал такого же типа особенности в другом ПО. Или, например, тонкости работы в программе, понимание ее логики - грамотная работа с кривыми, поверхностями - это же всегда пригождается. Правда, нам преподавали пакет в постоянном сравнении с другими пакетами. В общем, если с умом детально разобрать пакет и поставить его в контекст, будет все неплохо, мне кажется.

То как Вы "нарисовали" это уже не тонкости работы в одной конкретной системе - это уже ближе к обучению основам.
Например у нас мы учим геометрическому моделированию с использованием SW. Но - геометрическому моделированию. Некоторые "фишки" SW - даются. Практика (в рамках данного курса) - вся на SW... Но в целом курс читается так, чтобы у человека потом были минимальные проблемы, если ему надо будет перейти на другое ПО. Т.е. как Вы сказали "даем пакет в контексте". Но это уже основы, а не тонкости конкретного ПО
Цитата из Владимир Талапов, id 4843:
Если в изучении конкретного ПО студент не дойдет до "тонкостей работы" (а без этого программу и не узнаешь), то он и к другим программам будет относиться поверхностно, не представляя, насколько глубоким может быть их познание. Так что, по моему мнению, хотя бы одну программу надо знать достаточно хорошо. Если этой программой будет наиболее популярная в отрасли программа, то эти знания тем более лишними никогда не будут.

Одну давать и достаточно подробно - нужно в обязательном порядке. Так чтобы ребята набили и руку, и голову, и шишек.

Но при этом соглашусь и с этим:
Цитата из a_schelyaev, id 4847:
А уж тонкости использования конкретной версии ... вы хотите студента заставить изучать тонкости в софте, которые через два года уже будут не актуальны возможно?

К примеру у нас лицензия на SW застряла на 2008 версии. На Inventor'е - на 7 (не 2007). И я могу сколь угодно много пояснять, что SW 2008 не умеет, к примеру, работать с условными операторами в уравнениях, или строить кривые по уравнению. А последние релизы - умеют. Так что зацикливаться только на одном в чистом виде все равно не получится.
Цитата из Владимир Талапов, id 4849:
Вот здесь и должно проявиться перспективное видение преподавателя - учить надо тому, что имеет будущее!

см абзац. выше. Не всегда есть такая возможность, и дело не только в преподавательской лени. Или вот другой пример, очень многие заводы работающие в САПР работают не на последних версиях ПО. Вендорам кажется, что обученные студенты - стимул для перехода на новые версии. Оно то да.. Но молодежь, даже не слишком безграмотную редко когда слушают. И если высокое начальство постановило что новое ПО покупать не будем... То, как бы это странно не звучало переход со старых версий на новые - менее "болюч", чем в обратную сторону.
Цитата из a_schelyaev, id 4855:
Это не должноб быть видение преподавателя. Это должен быть симбиоз академии и промышленности.

Без преподавательской точки зрения никуда, но на счет симбиоза - согласен.
Цитата из Георгий Наумов, id 4856:
А что мешает предприятию делать реальные заказы на ОКР в ВУЗ-е, платить за него (естественно, с выходным контролем), после чего гарантировать студентам работу? Отличный вариант, по-моему.

вариант то отличный... только очень туго это все идет. И главное что это дороже и проблемнее предприятию. Им проще нескольких людей себе на время взять, чем отдать наружу.
Цитата из Георгий Наумов, id 4851:
А вот такой вопрос. А как учить этих самых пылыэмщиков и пыдыэмщиков? Мне тут сказали, что никогда в жизни не получится нормального специалиста по PDM, если он 5-10 лет не проработал конструктором. Мне за себя даже стыдно стало...

Для работы администратором PDM конструктором быть не обязательно. Это действительно ближе к вопросу администрирования Баз данных. А вот для нормального внедрения PDM, так чтобы получилось PLM... вот тут нужен хороший опыт, для понимания внутренних процессов. Причем желателен не только конструкторский опыт, но и технологический, и расчетчиков, и эксплуатационщиков и даже экономистов. А так как один человек вряд ли обладает 5-10 летним стажем по всем направлениям, желательна группа. И не забудьте хорошего "эникейщика".
Цитата из Владимир Малюх, id 4869:
По текущему состоянию - неспособность подавляющего большинства ВУЗов эту ОКР, да что там ОКР, даже НИР выполнить. Коллапс квалификации сотрудников ВУЗов...

Правда. Как "лицо" работающее внутри ВУЗовской системы - подтверждаю. Найти тех кто реально что-то моет сделать трудно. Дело не только в опыте и знаниях людей, но и в концентрации рабочих рук/голов. Ведь ОКР-то не в одиночку обычно делать надо.
Цитата из Владимир Талапов, id 4872:
Да, от вузов в большинстве своем одна скорлупа осталась, все остальное сгнило...

Увы. Это так.
Цитата из инкогнито, id 4944:
Интересно,
  • сможет ли предприятие позволить своим лучшим спецам тратить 1-2 рабочих дня ...,
  • а ВУЗ столько платить за академический час...?
  • ... преподаватели ... получают по хоздоговорам и грантам, не правда ли?

По тезисам:
  • Это зависит от предприятия.
  • ВУЗ (большая часть) платить не сможет.
  • Вы не поверите. Многие сидят на голой зарплате. 
Совмещать хоздоговора, гранты и обучение - трудно. Если удается без ущерба обоим занятиям - это хороший спец, которому не нужно объяснять, что актуально, что нет.
В основном завал либо в сторону "не работаем" либо в "не учим"

Цитата из инкогнито, id 4967:
Если предприятие его отпустит в рабочее время, и не будет на него бочки катить потом, то можно.
Но обычно предприятие берет на работу людей не чтобы ВУЗ обучать как надо жить, а чтобы работу работать.

Зависит от предприятия, но на деле Даже когда и предприятие и даже человек готов, есть оборотная сторона ВУЗа: часы, отчеты, конспект лекций, расчасовка предмета, рассписание (которое не подвинешь). я молчу о:

Цитата из инкогнито, id 4967:
 Только сильно опасаюсь, что при наличии правильной организации и достойной оплаты из ведущего инженера в конце концов получится вполне нормальный профессор с хорошими связями в промышленности, кучею реальных исследовательских работ и прочими атрибутами учёного.

т.е. звание, статьи, и прочая. Про то, что хороший спец отнюдь не всегда хороший преподаватель я вообще "молчу". Это к поставленным вопросам не относится.
Цитата из a_schelyaev, id 4962:
Предприятие платит хорошие налоги, которые питают ВУЗовцев. И если те еще и неспособны обучить людей, но нафига это вообще надо?

Что-то ВУЗам точно идет... Но что...
Цитата из Георгий Наумов, id 4940:
привлечение к учебному процессу специалистов с реальных предприятий, которые не будут перечитывать на лекциях по 10 раз заплесневелые учебники, а давать реальный материал. Путь не каждый день и не каждую неделю, но все же.

Самая большая ошибка бизнеса - отстраненность от процесса обучения. Своих же будущих работников. Риск? Да. А мы в такое время живем, и никуда от него не денемся.

Правильные мысли, но обычно ВУЗ не может пойти на:"Путь не каждый день и не каждую неделю, но все же.", как и на многое другое.
Цитата из Георгий Наумов, id 4940:
Я уже где-то выше писал, что на сегодняшний момент одним из самых действенных методов может являться привлечение к учебному процессу специалистов с реальных предприятий,

Как по мне - это лишь один из пунктов. Для улучшения ситуации нужно не только это. Последняя ссылка как раз по теме сотрудничества ВУЗов и Предприятий. Однако, она рассчитана на людей спокойно относящихся к "многа букаф", и не слишком привередлив к корявости русского языка.


Anton Vasiliev
27.04.201201:4527.04.12 1:45
Просмотров:24 Комментариев:0

Механические байки. введение

Anton Vasiliev
22.04.201217:3622.04.12 17:36
Начинаю цикл сообщений, на сколько сообщения и сам цикл будут большими в какой-то мере зависит от Вас уважаемые читатели. Если окажется, что Вам сие не интересно - значит отложим до лучших времен. Была мысль назвать как-то более красиво, но "Популярная Механика" уже занята, а претендовать на "Занимательную" так и подавно не мне.
Все рассказы из цикла тем или иным образом связаны с нашими проектами, с вопросами, которые возникали у нас, у заказчиков, просто у вольных (не вольных) слушателей на конференциях, семинарах  (особенно последних) и пр. Если по ходу повествования у Вас будут вопросы - постараюсь ответить на них.
image
Общий подход, которому мы обычно следуем заключается в том, что в круговороте реальный объект ®, математическая (физическая) модель (М), численная модель (N) и экспериментальная (E), имеют привычку врать все кроме реального объекта. Но проблема в том, что если объект еще только разрабатывается - то его нет и он подтвердить ничего не может. Но даже когда он есть, он похож на того больного, которому плохо. Ну просто жуть как плохо, а где не понятно. Везде болит, так что прям вот сразу помирает. Т.е. по сути он либо не может сказать, либо тоже врет.
 
Но и реальный объект и все модели  на самом деле должны стремиться к максимальному соответствию друг другу. Или по другому - расхождение между ними должно быть минимально. Маленькая поправка, но зачастую существенная.
Грубо говоря реальный объект, мат.модель, числ.модель и эксп. модель - это один и тот же человек утром, днем, вечером и ночью. И если фотографии человека в разное время суток могут отличаться и достаточно сильно (особенно если человек с похмелья), то всякие там отпечатки пальцев, анализ крови, ДНК и пр. - точно скажут, что перед нами одно лицо гражданской наружности.
Ну а так, как всякие там анализы ДНК вещь конечно точная, но жуть какая дорогая, то стараемся по максимуму "проверять по фотографии".
 
Почему было сказано, что врут все? О реальном объекте сказали выше, по сему перейдем к моделям. Начнем с конца цепочки.
Экспериментальная модель - стандартный способ проверки всех мат.моделей, расчетов теорий и пр. Истина в последней инстанции. По крайней мере для многих, особенно тех кто сам мало чего мерял. Любой датчик, любой пример имеет погрешность. Да если они поверенные, то погрешность укладывается в норму, но проблема в том, что если есть поверенный на 10% погрешности датчик, и есть поверенный на 10% погрешности прибор, итоговая погрешность может быть не 10%  и не 11, а до 20 при самых худших вариантах. Следовательно, должны быть повереннымии приборы и датчики и вся система, вместе с усилителями и прочим оборудованием. Кроме того вопрос: а что мерять?, от чего?, как усиливать?, чем именно мерять?. Но в любом случае когда столько вопросов, да еще и с кучей вариантов ответов (от варианта "что есть то и используем", до варианта "да х.з. что там вообще используем"), говорить о том, что это истина - сложно. Особенно когда необходимостью что-то замерить мы вносим искажения, особенно если исследуем не реальный объект (которого может и не быть еще) а его макет, или когда вещь +/- серийная и экземпляры отличаются друг от друга, как стеллерова корова от обычной. Именно для этого делают множественные повторы экспериментов (если это возможно), статистические выборки из большого спектра и пр.  На каждом из этапов есть варианты, а следовательно есть и какая-то погрешность. А если есть - значит врет. Вопрос в чем и на сколько.
 
Численная модель. Ну тут все априори понятно, потому что численные расчеты, по умолчанию обладают погрешностью. На то это и не точное решение, а численное. Достаточная ли сетка, там ли сгущения где нужно, хватает ли этого для нормальных результатов, не много ли жрем ресурсов.... В общем:
Как сделать так чтобы задача с размером в слона уместилась в консервную банку из под кильки в томате, и чтобы слон при этом не "потерял индивидуальность".
 
Математическая модель. У Вас может быть сколь угодно точная и сбалансированная численная модель, но если Вы изначально сделали не ту мат.модель - все бестолку. Задача нелинейна, а мы ее считаем линейной. Задали силу, а она не такая и не там. Абсолютно жестко защемили край и держим-не пускаем. А где в природе вообще есть абсолютное что-то (говорят только глупость бывает абсолютной)? Нужно считать в динамике, а мы в статике, нужно с учетом погрешности исходных данных, а мы один раз со средними значениями.  Или геометрия не та, или материал, или вообще не ту физику процесса....
 
Самое обидное, что кто именно врет заранее не известно. Если у Вас не сошлись результаты численного и натурного эксперимента, то с одинаковой вероятностью проблемы могут быть как в постановке и проведении эксперимента, так и в постановке мат.модели, но и погрешность дискретизации тоже исключить нельзя.
И начинается поиск виновного. Обычно грехи находят у всех. Потом еще раз смотрим? Совпало? Точно совпало? А Вы уверены, что это хорошо, а не просто четное количество раз встретилась одна ошибка?
 
Ну ладно. Совпало. Хорошо. И что теперь каждый раз все расчеты подтверждать экспериментом? Некоторые ретрограды  радостно закивают головами. Некоторые неофиты закричат, что эксперименты не нужны программ хватает. И те и другие будут не правы. Экспериментов должно проводиться по минимуму, потому что это крайне затратная статья (причем как с точки зрения денег, так и времени и работы/сил). Но их должно хватать. И кроме того не следует забывать, что до Вас уже скорее всего проводили подобные эксперименты, и в Ваших интересах найти их результаты. Как впрочем и результаты расчетов, моделирования, исследования.  В конечном итоге это может существенно сэкономить время деньги, силы и нервы, а заодно показать что все таки врут все, пусть и не всегда осознано.
 
Все это позволит Вам лучше понять психологические и физические портреты подозреваемых. А об их поведении в реальных условиях, будет рассказано позже.

P.S.
Статьи в цикле:


Anton Vasiliev
22.04.201217:3622.04.12 17:36
Просмотров:32 Комментариев:0
← ctrl предыдущая следующая ctrl →
Страницы: 1 2 3 ... 39 40