Билет 42-59 по САПР


Билет№42
Базы данных САПР. Классификация данных, используемых в САПР.
В САПР данные группируются:
1. геометрические данные (точки, отрезки, окружности, полигоны)
2. данные о типах линий (непрерывная, штриховая, пунктирная и т.д.)
3. текстовые данные
4. данные, определяющие способ штриховки, закраски области
5. данные о слоях
6. ассоциативные данные (регулируют взаимоотношения между геометрией и окружающими элементами)
7. данные связи (определяют способ увязки компонентов сборки)
8. атрибутные данные: спецификация материала, данные поставщика, параметры элементов.

Билет№43
Назначение конструкторской базы данных. Виды информации, хранящейся в конструкторской базе данных.
В САПР роль архива документов играет конструкторская БД. Её состояние определяет тот эффект, который можно получить от использования САПР. В БД хранится информация о созданных и проектируемых изделиях. Это модели (прототипы) проектируемых изделий, информационные структуры, данные в различных св-вах объектов, конструкторские документы, информация о текущем состоянии проектирования.

Билет№44
Классификация конструкторских баз данных. Состав и назначение.
БД делятся на:
-БД подлинников
-рабочие БД
Рабочая БД — конструкторские документы, находящиеся на стадии разработки и согласования, нормативно-справочная информация, ПО, пользовательская информация.
В БД подлинников хранится утверждённая КД, исходные и рассчётные данные сложных объектов проектирования, библиотека алгоритмов, другие документы имеющие информационную ценность.
В рабочей БД хранится информация, используемая ежедневно. Основными объектами явл. графические и текстовые документы. Когда разработка завершена, результаты подаются в БД подлинников. Доступ к БД подлинников возможен через администратора.

Билет№45
Разработка конструкторской базы данных. Основные действия на этапе подготовки к созданию.
На начальном этапе разработка требует участия всех работников, имеющих отношение к БД.
Основные этапы:
1. Определить структуру файла БД
2. Определение структуры файла БД
3. Определение формата ввода-вывода (структуры записи)
4. определение свободного пространства на диске.

Билет№46
Основные эксплуатационные требования к конструкторской базе данных. Показатели качества базы данных.
Требования к эксплуатации БД:
1. Пользователь должен иметь доступ к данным по ключевым именам
2. Программы должны быть независимы от данных с которыми они работают
3. Описание данных должно быть неотъемлимой частью этих данных
4. БД д.б. организована и упорядочена по наименованиям файлов
5. Время ответа на запрос и объёмы используемой памяти д.б. разумными
6. При проектировании БД д.б. учтены требования прикладных программ
7. Интерфейс БД должен способствовать упрощению разработки прикладных БД.
Показатели качества БД:
-надёжность
-простота обслуживания
-достоверность данных
-своевременность и эффективность получаемых запросов и ответов
-эффективность использования аппаратного и ПО

Билет№47
Архитектура конструкторской базы данных. Основные требования.
Архитектура конструкторской БД
Требования к архитектуре:
-Разделение доступа к данным для разных пользователей. Оно предполагает наличие:
1. основного фонда (хранилища), выполняющего функции библиотеки, архива готовых документов, комплекты, сборки, узлы.
2. развитой системы распределения, которая предусматривает “доставку” данных туда, куда они необходимы
3. словаря данных, выполняющего функции библиотеки информационных объектов и описания.
4. Дифференциации данных и уровни доступа
На этом этапе необходимо:
1. определить кол-во и содержание информационных объектов
2. определить группы пользователей и их взаимодействие с БД
3. определение механизма общения между пользователями
4. составить подробное описание методов реализации задач

Билет№49
Роль и функции администратора базы данных.
Администратор БД
Это лицо, которое организовывает работу с БД.
Его функции:
1. доскональное знание структуры и тематики данных, хранимых в БД
2. знание специфики работы с использованием ПО
3. поддержка целостности, полноты, непротиворечивости данных, их организации и управления
4. организация выдачи паролей и ревизорский учёт уникальности
5. обеспечение уникальности всех хранящихся в БД проектов и быстрого доступа к требуемой информации
6. принятие экстренных мер в случае аварийных ситуаций.
6 базовых правил, сформулированных Ньюменом и Спруллом для любой БД САПР:
1. Простота – ПО д.б. простым в обращении
2. Непротиворечивость – с точки зрения работы программы результат д.б. согласован и предсказуем
3. Полнота – обеспечение полного набора графических функций или других средств
4. Устойчивость – система д.б. устойчива к ошибкам пользователя
5. Производительность – программа должна обеспечивать максимально возможную производительность в пределах ограничений
6. Экономичность
Билет№50
Модель в САПР. Трехмерное моделирование. Виды моделей.
Модель – это математическое представление геометрич. формы, процесса или явления с помощью компьютерных средств САПР.
Различают:
-одномерную модель (изменение по одной координате)
-двумерная модель
-трёхмерная модель
-nмерная модель
3D модели применяются для:
1. проектирования и размещения технологического оборудования
2. разводка инженерных коммуникаций
3. строительстве
Методы 3D моделирования:
1. каркасное
2. поверхностное
3. твёрдотельное

Билет№51
Каркасное моделирование. Достоинства и недостатки.
Каркасная модель описывается в терминах точек и линий, явл. Моделированием самого низкого уровня, вследствие серьёзных ограничений и недостаточной информации об объектах, невозможности разделения границ внешней и внутренней области.
Операции по удалению скрытых линий в каркасной модели можно выполнить только вручную, редактируя каждую линию в отдельности. В результате может нарушиться конструкция в целом.
Линии, видимые на одних проекциях после удаления вызовут удаление их на др. проекциях, что затруднит восприятие детали в целом.
Сложнее с криволинейными поверхностями. На каркасных моделях кривые линии не явл. тождественными, следов, если они видимы на одних проекциях, то они не будут видимы на других.
Применение:
1. Построение линейных отрезков, сети(графов), инженерных коммуникаций
2. Для описания траектории движения инструмента, манипулятора, робота.

Для каркасных моделей не возможно выполнение булевых операций.
Преимущества – более простые программы => дешевле, требуют меньше ресурсов.

Билет№52
Поверхностное моделирование. Достоинства и недостатки.
Поверхностное моделирование: модель определяется с помощью точек, линий и поверхностей наиболее эффективно при построении моделей оболочек, каркасных моделей и т.п.
Преимущества:
a. способность создавать сложные геометрические поверхности (криволинейные)
b. возможность получения трехмерного изображения
c. способность распознавать особое построение на чертежах
d. получения качественного изображения путем использования Rendering
Типы поверхностей:
1. базовые (цилиндр, сфера, куб и т.д.)
2. базовые поверхности вращения (тор, сфера, цилиндр)
3. поверхности, полученные путем мефтинга
4. аналитические: контур получен по определенному математическому закону
5. поверхности свободных форм
Недостатки:
1. Сложность удаления невидимых линий.
2. Трудность отображения внутренних областей.

Билет№53
Твердотельное моделирование. Достоинства и недостатки.
Твердотельное моделирование : модель описывается в терминах того трехмерного объема, который занимает определяемого ею тело
Преимущества:
1. полное определение объема, формы и взаимное расположения элементов
2. автоматическое удаление скрытых линий
3. автоматизированные построение 3-х мерных разрядов проектируемого изделия
4. возможность получение декомпозиции сборочных узлов
5. автоматическое получение точных значений математической площади поверхности, центра тяжести, момента инерции для любой детали и изделия в целости
6. наличие разнообразной цветовой гаммы для создания качественного изображения
7. возможность производств булевых операций

Билет№54
Методы C-REP и B-REP. Особенности.
Существуют 2-а метода 3D – моделирования:
1. Метод конструктивного представления (C-REP)
2. Метод графического представления (B-REP)
Метод конструктивного представления заключается в представлении сложной модели из элементарных объектов путем применения булевых операций.
Метод графического представления заключается в построении деталей в результате выполнения нескольких шагов:
1. задание оси и контур образующей
2. построение области, занятой контуром
3. вращение области относительно оси на заданном участке
4. удаление скрытых линий
5. закраска поверхности с учетом их свойств
Недостатки модели:
1. сложный математический аппарат
2. мощные аппаратные средства и ПО
3. значительные ресурсы системной памяти

Билет№55
Метод конечных элементов. Основы. Виды элементов. Матрица жесткости.
Метод конечных элементов. Основные понятия, назначение, сфера применения.
Основной принцип метода конечных элементов: для анализа расчета сложной криволинейной поверхности трудно построить и математически описать модель действующей схемы нагрузок. Поэтому поверхность представляют в виде сетки, составляющей из простейших математически описываемых ячеек (конечные элементы), для которых легко определить действующие нагрузки. После того, как известно напряжение, действующее на каждый элемент с помощью матричных операций производят расчёт для всей поверхности.
Основные понятия:
Конечный элемент – элементарная структура, являющаяся звеном конечной элементной сетки. Конечный элемент характеризуется количеством узлов и степеней свободы
Узел – это точка ограничивающая элемент и образуемая первичными линиями сетки.
Степень свободы – это направление возможного перемещения элемента.
Матрица жёсткости
Зная величины перемещений в характерных точках (узлах) конечного элемента и напряжения, действующие на элемент, можно определить опасные зоны, содержащие критические точки – зоны возможной деформации. Совокупность элементов поверхности представляются в виде схемы (массива) в матричном виде. Её называют матрицей жёсткости. Она зависит от геометрической и физической характеристик элементов.
Численно матрица жёсткости представляется в следующем виде:

M- матрица жёсткости
V-объём элементов
N-количество элементов
B-матрица описания геометрии
D-матрица отношения напряжения к деформации
T-транспонированная матрица действующих напряжений
Виды конечных элементов:
N Вид Характеристика Степень свободы узла Степень свободы элемента
1 Тонкий стержень, двумерный, 2 узла сжатия(растяжения) 1 2
2 Тонкий стержень, 2 узла, изгибающий момент 3 6
3 Кривой стержень, двумерный, 3 узла. Изгибающий момент 3 9
4 Плосконапряжённый треугольник, двумерный, 3 узла 2 6
5 Плосконапряжённый 4-угольный двумерный, 4 узла 2 8
6 Двумерный криволинейный 4-угольник, 8 узлов 5 16
7 Треугольник изгиб. Лист, 3 узла 5
8 4угольник изгибаемый лист, 4 узла. 20

Билет№56
Назначение и особенности языка AutoLISP. Возможности языка.
Основные конструкции AUTOLISP.
Создан дла АвтоКАД. Диалект ЛИСПа получен в результате изменения нескольких версий: MacLISP, ZetaLISP, CommonLisp. AUTOLISP основан на версии языка XLISP. Был разработан в 62г. Джозефом Маккарти.
В основу языка положено понятие функции (в отличии от операторных языков). Создание языка обусловлено работами в области искуственного интелекта (LISP). Первоначально ЛИСП был задуман как теоретическое ср-во для рекурсивных построений (т.е. реш-я задач нечисленного хар-тера). Нашел применение: в экспертных системах, в символической алгебре, разработке СБИС, машинном зрении, в разрабке арх-р выч. Систем, в интерпретации натурального языка. ЛИСП – язык высокого уровня, ориентированный на обработку списков (LISP Processing) .
Список – наиболее гибкая форма представления инфы в ПЭВМ. Выбор в кач-ве базового ср-ва обусловлен тем, что графические примитивы, начиная с точки, а также блоки, наборы примитивов и бблоков удобно представлять в виде списочных структур (координаты, знач-я. Все вычислл-я, преобраз-я и управля-я прогой в функцион языках осущ с пом набора элементарных (встроеных) функций или функций, определ. юзером. Таким образом, любая прога на АВТОЛИСП – это суперпозиция ряда функций (встроенная и созданная юзером).
Основные направля-я прогр-я с исп-ем АВТОЛИСП в САПР
1 – программир-е чертежей с параметризацией, т.е. создание проги, позволяющей формировать чертеж при каждом очередном запуске проги. При этом новый чертеж может отличаться от других, построенных этой же прогой, своими параметрами (размерами, доп. видами,обновленным текстом ).Цель – экономия времени.
2 – создание и использ-е гравических БД. В процессе работы образуется большое кол-во прог на АВТОЛИСПЕ, чертежей, таблич данных, использ в проектир-и. Проги на АВТОЛИСП в сочетании с орг-цией интерфейса (юзерское меню, вспомогат.ср-ва) позволяют орг-ть просмотр, поиск, подключ-е режимов, доп. устр-ва. В таком варианте работа сводится к поиску нужных объектов и в их использ-и в чертеже. Эффект сокращ-я времени достигается: одна прога способна получить неск.чертежей, текст проги занимает место в десятки раз меньше, чем DWG-файл.
3 – анализ или автоматич. преобраз-е изобр-я. Тк прога на АВТОЛИСП может воспринимать чертеж на экране, построен.с пом.граф.редактора, поэтому возможны след.манипуляции с данными: а) определение пересеч-я турбопроводов, разведенных в пространстве, б) подсчет суммарной длины трасс, в) выдача на печать спецификаций по сбороч.чертежу.
Прога может быстрее произвести преобраз-е изобр-я, чем редактор (типы: замена всех вставок одного типа вставками другого типа, перенос всех объектов с одного слоя на другой, поворот всех блоков на зад.угол).
4 – расширение системы команд граф.редактора, даже создание своего специализ. САПР, имеющего более простой и естеств.для юзера вид. Хорошим подспорьем явл.разрабка соотв юзерского меню.
5 – выполнение арифм.расчетов не прибегая к калькулятору.
ОСОБЕННОСТИ ЯЗЫКА ЛИСП
Удобен и легок в обращении и освоении. Высокая интерактивность. Можно модернизировать интерфейс. В АВТОЛИСПе определен большой набор операций:
1 – ф-ции для работы с числовыми данными, реализующие 6 арифм.операций, а также наиболее часто встречаемые мат.ф-ции. Это позволяет вычислить координаты, просчитать длины, площади.
2 – ф-ции для проверки разных условий (операция сравнения, булевы операции, фун-ции ветвления)
3 – ф-ции для работы со сторками (формир-е строк, сцепление, сравнение, выделение)
4 – ф-ции вв-выв с клавы, устр-в указания. Вывод на принтер позволяет получить текст. фрагменты.
5 – ф-ции для создания, чтения текстов, файлов на разных носителях, что позволяет построить связь между разными прогами.
6 – ф-ции характер для всех языков (орг-ции циклов и подпрог).
7 – ф-ции, характер. для языкового типа ЛИСП (создание, анализ и преобразование списков)
8 – ф-ции для внутрипрограм геометр построений, важнейших из них – определение точки, заданной через другую точку, угол луча и растояние по лучу.
9 – для приема геометр данных, т.е. данных, кот могут задавать перемещением курсора на экране: точки, расстояния, углы.
10 – ф-ции для выделения примитивов, построен на экране, и наборов примитивов, выделении и применении характеристик примитивов и блоков, анализа и прием систим переменных и символ таблиц.
ф-ции, обеспеч. Включ-е в прогу любую команду системы АвтоКАД.

Билет№57
Основные понятия языка. Типы данных. Правила записи. Константа и переменная.
Объекты и типы данных языка АВТОЛИСП, соглашение по лексике и нотации
Объекты АВТОЛИСПа:
1 Атом (простейший неделимый объект, из кот форм-ся ост объекты языка).
2 Выражение – объект, представл в виде записи, несущий смысловую связь и опред направл-ть.
3 Список – упорядоч посл-ть, составляющими эл-тами кот могут быть атомы или др.списки (подсписки), заключ в скобки, эл-ты разделяются пробелами.
4 Ф-ция – матем конструкция, опред именем и выполняющая строго опред действия.
Тип данных – форма представления данных языка, опред св-ва и возможные операции над ними.
Нотация типов данных:
::= это сеть
<объект> — на данное место может быть помещен объект опред класса.
[<объект>] – формальное наличие объекта
<объект>… объектов может быть несколько
<целая константа>::=[-]<цифра>…
Особенности организации памяти в Автолиспе приводят к тому, что следует ясно различать два понятия: переменная и значение переменной.
Переменная — указатель на область динамической памяти, имеющий имя.
Значение переменной — данные, записанные в динамической памяти начиная с адреса, записанного в переменной.

Билет№58
Понятие атома и списка. Назначение. Функция. Виды функций. Описание новой функции
Список — перечень атомов или списков, отделенных друг от друга пробелами и заключенных в скобки.
Как видно из определения, списки могут быть вложенными. А что же такое атом в Лиспе? Это простой (в отличие от списка) тип данных: число, символьная строка, функция. Программист в тексте программы дает атому имя, а интерпретатор Автолиспа сам динамически выделяет память под содержимое атома и автоматически определяет тип и размер хранящейся в атоме информации
Вызов любой функции записывается как список следующего вида:

где — аргументы функции.
В общем виде определение функции пользователя записывается следующим образом:
(DEFUN name ( a1 a2 … an / v1 v2 … vm )
( выражение1 )
( выражение2 )
….
( выражение N )
)
где name — имя функции;
ai — i-й аргумент функции;
vi — i-я локальная переменная.
Функция DEFUN создает в памяти пользовательскую функцию с именем name и списком аргументов a1 a2 … an. При этом сама функция name еще не выполняется, а только помещается в память — для выполнения она должна быть явно вызвана.

Билет№59
Программирование вычислений. Математические функции. Использование команд AutoCAD в программах на языке AutoLISP.
Для программирования вычислений используется
1. сложение (+ <число_1> <число_2>…)
2. вычитание (- <число_1> <число_2>…)
3. умножение (* <число_1> <число_2>…)
4. деление (/ <число_1> <число_2>…)
5. абсолютная величена (ABS <число>)
6. возведение в степень (EXPT <основание> <степень>)
7. вычисление экспоненты (EXP <число>)
8. вычисление корня (SQRT <число>)
9. вычисление логарифма (LOG <число>)
10. увеличение аргумента на единицу (1+ <число>)
11. вычитание единицы из аргумента (1- <число>)
12. нахождение НОД (GCD <число_1> <число_2>…)
13. нахождение остатка от деления (REM <число_1> <число_2>…)
14. определения max (MAX <число_1> <число_2>…)
15. определения min (MIN <число_1> <число_2>…)
16. синус угла (SIN <число>)
17. косинус угла (COS <число>)
18. тангенс угла (ATAN <число_1> [<число_2>]) числа – целые и действительные. Если присутствует два числа, то вычисляется частное от деления. Если одно то это вычисления угла в радианах.
Типы возвращаемого результата зависят от типа аргумента SIN, COS, ATAN, SQRT, EXP, LOG – дают действительные числа.
Большинство команд Автокада могут быть выполнены из программы на Автолиспе при помощи функции COMMAND:
( COMMAND t1 t2 .. tn )
где t1 — имя вызываемой команды;
t2 … tn — параметры вызываемой команды.
Чтобы не пытаться создавать принципиально невозможные программы, сразу следует отметить, что из программы на Автолиспе нельзя вызвать такие команды, как команды печати, пакетной обработки, а также команды, определенные пользователем при помощи ( FUN C:).
Особенно печально то, что невозможно автоматизировать вывод чертежа на бумагу, что делает любые системы автоматизации конструкторского труда, написанные на Автолиспе, несколько неполноценными.
Есть два особых вида выражений, которые могут быть аргументами функции COMMAND:
— PAUSE позволяет пользователю ввести соответствующий параметр вручную;
— «» (две кавычки) или отсутствие параметров вообще [ ( COMMAND ) ] равносильно прерыванию команды.
Все константы, являющиеся параметрами функции COMMAND, задаются как текстовые строки, даже если они являются числами или координатами точек.
Однако главное свойство функции COMMAND — возможность подстановки в качестве параметров результатов выполнения программ.
Любой параметр функции COMMAND можно заменить на имя переменной или выражение Автолиспа. Данный параметр примет значение, равное значению переменной или результату вычисления выражения.
Ограничение: внутри функции COMMAND нельзя вызывать функции ввода данных (GETREAL, GETSTRING и т.д. )