Повышение надежности и долговечности машин и механизмов 1 федеральное государственное бюджетное

управление, автоматизация проектирования механических систем 
________________________________________________________________________________ 
145 
В наше время трехмерная графика часто применяется в таких областях, как 
научные расчеты, инженерное проектирование, компьютерное моделирование физи-
ческих объектов, так как позволяет частично или полностью избавиться от необходи-
мости в проведении натурных экспериментов. 3D графика обладает обширными воз-
можностями для поддержки и развития технического черчения. С помощью графиче-
ских редакторов трѐхмерной компьютерной графики, можно выполнять наглядные 
изображения деталей и изделий машиностроения (рис. 1), а также создавать макеты 
зданий и сооружений (рис. 2). Также может быть осуществлена графическая под-
держка некоторых разделов начертательной геометрии, например, перспективы, ак-
сонометрического и ортогонального проецирования, т.к. принципы построения изоб-
ражений в трѐхмерной компьютерной графике основываются именно на них. 
При выполнении строительного чертежа можно использовать виртуальные мо-
дели различных объектов, зданий и сооружений (рис. 2) как для наглядности, так и 
для дальнейшего анализа элементов и конструкций при проектировании. 
При наличии графической модели разумно использовать ее в CAE-программе 
(Computer Aided Engineering) для построения модели расчетной. Отличие между эти-
ми моделями определяется в первую очередь наличием у расчетной модели заранее 
заданных ограничений. 
Рис. 1.
Трехмерные модели изделий машиностроения 
К граничным условиям относятся действующие на изделие нагрузки, закон их 
изменения и условие закрепления. Кроме того, для выполнения расчета необходимо 
определить условия окружающей среды, свойства материала изделия и задать крите-
рии прочности и жесткости. Эти исходные данные необходимы для успешного про-
ведения расчетов. Преобразованная модель позволяет произвести комплексный ин-
женерный анализ и дать техническую характеристику как ее элементов, так и общего 
поведения конструкции в заданных условиях. Результатами анализа являются: реак-
ции в опорах конструкции, а также суммарные реакции, приведенные к центру тяже-
сти модели; распределение температурных полей и термонапряжений; распределение 
деформаций по элементам модели; распределение линейных, угловых и суммарных 
перемещений и многие другие важные инженерные параметры [1].
Полученная ин-
формация позволяет понять, сможет ли объект выполнять свои функции в заданных 

---

НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ 
________________________________________________________________________________ 
146 
условиях с необходимой эффективностью и, при необходимости, произвести свое-
временную оптимизацию объекта, обеспечив ему долговечность.
Рис. 2.
Трехмерная модель промышленного сооружения 
В настоящее время прочностной анализ различных конструкций, деталей и уз-
лов выполняется в одной из САПР (систем автоматизированного проектирования), 
имеющей выше указанный модуль CAE для инженерных расчетов, анализа и провер-
ки проектных решений [2]. С помощью САЕ можно проводить:
п
рочностной анализ 
компонентов и узлов на основе метода конечных элементов; термический и гидроди-
намический анализ; кинематические исследования; моделирование таких процессов, 
как литье под давлением; оптимизацию продуктов или процессов. Модуль прочност-
ного анализа имеют такие графические системы как КОМПАС-3D (рис. 3), 
SolidWorks (рис. 4), Autodesk Inventor и т.п. [3]. 
Рис. 3.
 Прочностной анализ металлоконструкции в APM FEM
 
(модуль КОМПАС-3D) 

---