Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

- Prvi parcijalni ispit -

1. Šta je to proces konstruisanja? - Proces konstruisanja u svojoj osnovi je informacioni proces, jer polazi od ideje, odvija se korišćenjem znanja i podataka i završava se informacijom o tome kako treba objekt izgledati i kakvo se ponašanje u eksploataciji očekuje.

2. Primjena računara u procesu konstruisanja i proizvodnje (shematski prikaz).

3. Objasniti uži i širi smisao skraćenice CAD. - Skračenica CAD u užem smislu podrazumjeva grafičko prikazivanje - izradu crteža dijelova, dok širi smisao se dobija na osnovu samog naziva CAD, a odnosi se na sve operacije u konstruisanju vezane za grafičko modeliranje.

4. Dati uprošteni prikaz strukture koja prethodi i slijedi iza grafičkog modeliranja. - Prije grafičkog modeliranja potrebno je proračunati dio, optimizirati, tj. dimenzionisati da se zna šta se modelira. - Nakon modeliranja moguće je izraditi dokumentaciju (crtež), provesti određene analize, a i preko CAM-a proizvesti dio.

5. Objasni značenje skraćenica CAM, CAE i CIM. - CAM (Computer Aided Manufacturing) - primjena računara u proizvodnji i upravljanju proizvodnjom, kao i u obradi

zadataka koji se odnose na tok materijala i tok informacija u proizvodnji. - CAE (Computer Aided Engineering) - zajednički termin za primjenu računara u konstrukciji, pripremi proizvodnje i same proizvodnje, odnosno podrazumjeva primjenu računara u svim oblastima poslovanja od planiranja proizvodnje do isporuke novog proizvoda. - CIM (Computer Integrated Manufacturing) - integrisano računarsko učešće u cjelokupnom proizvodnom procesu od ideje,razvoja, konstrukcije, radnog planiranja, planiranja proizvodnje i upravljanja, montaže, kontrole kvaliteta i isporuke.

6. Šta je ekspertni sistem? - Ekspertni sistemi obuhvataju prikupljanje podataka, obradu istih, donošenje odluke,itd., a na osnovu istih znanja koja su programirana ili ih sistem sam stiče na definisan način. Općenito uzevši, sistem obavlja sve aktivnosti koje bi obavljao stručnjak, tj. ekspert za datu oblast. Ono čime se ekspertni sistem odlikuje je samostalnost u prikupljanju informacija, transformacija podataka, donošenje odluke i nastavljanje procesa na osnovu donijete odluke bez interakcije čovjeka eksperta.

7. Faze procesa konstruisanja (nabrojati). - ...su: 1.) koncipiranje idejnog rješenja; 2.) dimenzionisanje i oblikovanje; 3.) analiza stanja dijelova i sklopova; 4.) konstrukciona razrada.

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

8. Šta se razrješava u fazi koncipiranja idejnog rješenja?

- U fazi kocipiranja idejnog rješenja razrješavaju se osnovni principi rada buduće konstrukcije. Polazna osnova je opšta funkcija za čije izvršavanje je mašinska konstrukcija i namjenjena. Polazeći od ograničenja definisanih projektnim zadatkom odnosno listom zahtjeva, optimira se princip izvršavanja elementarnih, parcijalnih i opšte funkcije s konačnim ciljem da se dođe do optimalnog rješenja.

9. Vrste konstrukcija (nabrojati) - Vrste konstrukcija se definišu prema sadržaju procesa konstruisanja. Tako konstrukcije mogu biti: a.) ponovljene (bez ikakvih izmjena, izrađuju se u novoj seriji); b.) sa čvrstim principom (isti princip rada za sve serije, mijenjaju se samo parametri koji ne dovode u pitanje princip rada); c.) prilagođene (dobivaju se prilagođavanjem poznatih principskih rješenja na novom zadatku); d.) varijantne (imaju isti princip, a varira veličina i razmješzaj pojedinih komponenti unutar sistema); e.) nove (podrazumijevaju novi princip rada).

10. Šta predstavlja faza dimenzionisanja i oblikovanja?

- Dimenzionisanje i oblikovanje predstavlja fazu konkretizacije oblika i dimenzija dijelova i sklopova zamišljenih u prvoj fazi. Bira se materijal, način izrade dijelova i na bazi proračuna određuju se polazne dimenzije, odnosno parametri za definisanje oblika dijelova. Rezultat ove faze je prva verzija sklopnog crteža, koji se u nastavku procesa konstruisanja koriguje, mijenja i dopunjuje.

11. Šta se radi u fazi analize stanja dijelova i sklopova?

- U fazi analize stanja dijelova i sklopova, se kada je konstrukciono rješenje definisano, pristupa provjeri svih aspekata ispravnog izvršavanja funkcije (analiza uslova rada, sigurnosti, pouzdanosti, kapaciteta, vibracija, buke, geometrijskih karakteristika dijelova i sklopova, uslovi održavanja, izrade i montaže itd). U ovoj fazi verifikuje se predloženo rješenje.

12. Principi u metodama za traženje konstrukcionog rješenja (nabrojati). - U metodama za traženje rješenja postoji nekoliko osnovnih principa koji obezbjeđuju transformaciju ideje u konstrukciono rješenje, a oni su: analiza prirodnih sistema, analiza postojećih tehničkih sistema, analogija i teorija sličnosti, intuicija i metodika pronalaženja novih ideja.

13. Šta je to opća funkcija mašinskog sistema i kako se predstavlja?

- Opšta funkcija je apstraktno opisana zavisnost između ulaznih i izlaznih veličina sistema, odnosno opis željenog procesa u sistemu. U listi zahtjeva daje se kratak opis šta treba buduća mašina (sistem) da radi. U okviru ove strukture potrebno je doći do odgovora na pitanje kako treba da radi. Opštu funkciju, kao nepoznatu strukturu, pogodno je predstaviti crnom kutijom. U kutiji nepoznati proces se odvija na osnovu ulaznih materijala, energije i podataka, a rezultat je obrađeni materijal, energija i podaci.

14. Šta je parcijalna funkcija mašinskog sistema?

- Parcijalne funkcije u ukupnoj strukturi funkcija čine prvi niži hijerarhijski nivo ispod opšte funkcije. Izvršavanjem parcijalnih funkcija obezbjeđuje se izvršavanje opšte funkcije. Izvšavaju ih podsistemi ili komponente u mašinskom sistemu. U apstraktnom smislu opšta funkcija može biti različito rasčlanjena u parcijalne. Svaka parcijalna funkcija predstavlja neku radnju koju treba izvršiti uključujući i komande, kontrolu, detekcije i tome slično.

15. Šta je to elementarna funkcija mašinskog sistema?

- Elementarne funkcije izvršavaju se u okviru parcijlnih, tj.predstavljaju sljedeći hijerarhijski nivo u funkcionisanju mašinskog sistema. Svaka od parcijalnih funkcija ostvaruju se izvršavanjem elementarnih funkcija. U okviru razrade strukture funkcija dalje slijedi rasčlanavanje parcijalne funkcije na elementarne.

16. Šta čini morfološku matricu i kako se popunjava?

- S obzirom da dijelovi i sklopovi koji se koriste na više mašina, poznati kao mašinski elementi, ne pokrivaju sve moguće elementarne funkcije, postoji potreba da se obrazuje princip za formiranje izvršilaca funkcija. Primjenom ovih principa mogu se za svaku elementarnu funkciju iznalaziti rješenja za izvršavanje tj. obrazovati izvršioci. Skup ovako formiranih izvršilaca čini katalog izvršilaca elementarnih funkcija. Morfološka matrica povezuje mogućnosti izvršenja jedne parcijalne funkcije preko različitih elementarnih, pri čemu biramo optimalni patent.

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

17. Kako se određuje ukupan broj mogućih koncepcijskih rješenja?

- Nakon pojedinačnog ispitivanja svakog rješenja i odbacivanja neprihvatljivih, ostaje skup izvršilaca koji se može koristiti za sintezu idejnih rješenja. Ako je broj prihvatljivih izvršilaca za prvu funkciju a1, za drugu a2, do poslednje ak, onda je ukupan broj mogućih koncepcijskih rješenja: Z = a1·a2· ...∙ak .

18. Po kojem kriterijumu se vrši izbor optimalne varijante?

- Iz grupe formiranih varijantnih rješenja potrebno je odabrati optimalno, odnosno utvrditi koje od rješenja u najvišem stepenu zadovoljava postavljene zahtjeve, kriterijume i ograničenja. Za donošenje ovakvih odluka razvijeno je više metoda od kojih je metoda vrednovanja najprikladnija. Karakteriše je subjektivnost u ocjenivanju ispunjenosti postavljenih zahtjeva i objektivnost u donošenju odluke.

19. Objasniti mogućnost primjene računara u fazi koncipiranja idejnog rješenja. - Postupak koncipiranja idejnog rješenja mašinske konstrukcije čine operacije među kojima dominantno mjesto zauzima obrada informacija, naročito znanja i donošenje odluka. Ove operacije su najsloženije za uklapanje u model koji bi se programirao za računar. S toga za sad ne postoji razvijen paket programa za koncipiranje idejnog rješenja. Realizovane su baze podataka u vidu skupa elementarnih funkcija sa matricama izvršilaca i podacima o njima. Obimna baza podataka može predstavljati dobru osnovu za interaktivan rad pri koncipiranju. Odluke o rasporedu i povezivanju funkcija i izvršilaca donosi konstruktor, a u komunikaciji sa računarom dobija sve potrebne podatke o ovim elementima. Izbor optimalne varijante bazira većim dijelom na subjektivnom ocjenivanju. Uloga računara svodi se na obradu tih podataka odnosno na izačunavanje pokazatelja o dobroti rješenja.

20. Na koja pitanja konstruktor treba odgovoriti u fazi dimenzionisanja i oblikovanja?

- Najvažnija pitanja na koja konstruktor mora dati odgovor mogu se svrstati u sljedeće grupe: 1.) pitanja u vezi sa načinom izrade (veličina serije, raspoloživi kapaciteti, kooperacija sa drugim proizvođačima, cijena, vrsta materijala, radni uslovi, održavanje i drugo); 2.) materijal (pitanja u vezi hemijskog sastava, polufabrikata, termičke i mehaničke obrade); 3.) određivanje dimenzija dijelova ( ograničen je broj dimenzija koje se mogu analitički izračunati i konstruktor ne može zaobići određivanje onih dimenzija za koje nisu razrađeni teorijski modeli); 4.) oblikovanje dijelova u sprezi (treba uzeti u obzir tehnološka ograničenja, naponska i druga stanja); 5.) kvalitet, tačnost, tolerancije, itd...

21. Kriterijumi za dimenzionisanje dijelova. - Dimenzije treba odabrati tako da mašinski dio uspješno izvršava namjenjenu funkciju uz data ograničenja. Kriterijumi koje treba zadovoljiti su: obezbijediti potrebnu čvrstoću, postići zadovoljavajuću krutost, zadovoljiti zakonska i ekonomska ograničenja, itd...

22. Zašto se optimiranje dimenzija vrši iteracionim postupcima?

- Dimenzionisanje je usklađivanje parametara nekog mašinskog dijela sa različitim karakteristikama (čvrstoća, krutost, ekonomičnost, ekologičnost, standardi). Matematičku međuzavisnost kojom bi se definisala funkcija cilja za optimiranje teško je postaviti. U nedostatku ovog modela optimiranje se vrši iteracionim postupkom koji će u potrebnoj mjeri zadovoljiti postavljena ograničenja.

23. Koje bitne odlike se mogu izdvojiti pri modeliranju mašinskih dijelova pomoću računara?

- Oblikovanje mašinskih dijelova pomoću računara je mnogo šireg značaja od samog grafičkog prikazivanja. S tim u vezi može se izdvojiti sljedećih nekoliko bitnih odlika ovakvog načina oblikovanja. - U prvom redu to je mogućnost modeliranja oblika, što znači komponovanje oblika od prostijih-elementarnih, spregnuto sa dimenzionisanjem koje se zasniva na odgovarajućim matematičkim modelima. Mogućnost translacije, rotacije, presjecanja, proiciranja i dr., značajno obogaćuje ovaj način prikazivanja. - Druga komponenta oblikovanja pomoću računara je "pamćenje" oblika, tj.mogućnost formiranja biblioteka oblika koji se ponavljaju. To omogućava da se konstruisanje svede na odabiranje i komponovanje mašinskih sklopova i širih struktura od već razrađenih i sačuvanih oblika dijelova. Oni koji se prvi put pojavljuju, naknadno se razvijaju obogačujući pri tome biblioteku dijelova. - Treća komponenta je crtanje pomoću računara. Razrađeni modeli, tj.prostorni oblici dijelova i sklopova u skladu sa propisima tehničkog crtanja prevode se u ravanske projekcije i pomoću plotera prenose na papir - crtaju. Crtež se kompletira kotama, tablicama, po potrebi dopunjuje tekstom i dr.

24. Šta su to geometrijske, a šta perspektivne transformacije?

- Geometrijske transformacije omogućavaju pomjeranje geometrijskog predmeta, u cilju njegovog boljeg posmatranja i povezivanja sa drugim dijelovima. Geometrijske transformacije se mogu smatrati sredstvom za manipulaciju grafičkim objektima i njihovim koordinatnim sistemima na organizovan i efikasan način. Postoje dva načina geometrijskih transformacija: a.) transformacija objekta; b.) transformacija koordinatnog sistema. Geometrijske transformacije možemo izraziti kao: a.) translacija, b.) skaliranje, c.) rotacija, d.) preslikavanje. Realizuju se množenjem svih tačaka modela odgovarajućim matricama, što se obično izražava vektorskom jednačinom:

V '= V ⋅T V ' - vektor koordinata tačaka modela poslije transformacije V - vektor koordinata tačaka modela prije transformacije T - transformaciona matrica rotacije, skaliranja, itd. - Perspektivne transformacije omogućavaju prikazivanje 3D modela u 2D prostoru ekrana ili plotera.

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

25. Translacija u 2D i 3D prikazu. - Tačka A u x-y ravni (2D) može biti translirana, odnosno pomjerena na novu poziciju A' dodavanjem veličine translacije na koordinate tačaka kao na slici. Za svaku tačku A(x, y) koja se pomjera na novu tačku A'(x', y') možemo napisati: x' = x + Dx i y' = y + Dy ; gdje je : Dx – vrijednost pomjeranja po x-osi, Dy – vrijednost pomjeranja po y-osi - Ako se definišu vektori A = [x,y], A' = [x',y'] i T = [Dx,Dy] , onda možemo napisati: A' = A + T ili u razvijenom obliku [x',y'] = [x,y,] + [Dx,Dy] - U cilju homogenizacije i jedinstvenog prikaza prethodni izraz se može napisati u vidu proizvoda, a ne zbira: A' = A ∙ T - Da bi ovo postigli morali smo vektor kolone za A i A' proširiti za jedan član, koji je 1. U ovom slučaju je A' = [x', y',1] i A = [x, y,1], pa se matrica translacije izražava u sljedećem obliku:

- Predstavljanjem 2D transformacije kao proizvoda matrice 3x3 , paralelno će za 3D transformaciju biti matrica 4x4.

26. Skaliranje u 2D i 3D prikazu. - Tačke kao krajnje tačke vektora mogu biti skalirane za Sx dužinu po x osi i za Sy dužinu po y osi u nove tačke (2D):

x ' = x ⋅ Sx i y ' = y ⋅ Sy

- Ako sa S obilježimo matricu skaliranja onda je za neku tačku A i A' jednačina u vektorskom obliku: - Razlikuje se uniformno skaliranje, kada je Sx = Sy i diferencijalno skaliranje kada je Sx ≠ Sy . Pri 3D skaliranju jednačina je:

27. Rotacija tačke u 2D i 3D prikazu. - Tačke kao krajnje tačke vektora mogu biti rotirane za neki ugao α oko koordinatnog početka kao na slici. Sa slike se

može vidjeti da je x ' = r ⋅ cos(α +ϕ ) i y'= r ⋅ sin(α +ϕ ). Primjenom trigonometrijskih transformacija imamo da je:

x ' = x ⋅ cosα − y ⋅ sinα i y ' = x ⋅ sinα + y ⋅ cosα

- Jednačina rotacije je A ' = A⋅ R , gdje je A' [x', y',1], A =[x, y,1] i R - matrica rotacije. - Izraz za rotaciju u razvijenom obliku može se zapisati kao:

- Ukoliko se radi o 3D rotaciji tada matrica rotacije ima oblik zavisan od ose (x, y, z) oko koje se vrši rotacija, i to:

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

28. Preslikavanje u 2D i 3D prikazu. - Preslikavanje neke tačke oko koordinatnog početka se može ostvariti inverzijom koordinata, tako da je za 2D analizu x ' = −x i y ' = − y . - Matrični oblik preslikavanja za 2D analizu je:

- Matrični oblik preslikavanja za 3D analizu je:

29. Vrste grafičkih prezentacija. - ...su: a.) modeliranje složenih kontura i dijagrama; b.) žičani, ivični modeli (wire frame); c.) površinski modeli (surface) i d.) zapreminski modeli (solid). - Osnovni cilj metoda geometrijskog modeliranja, odnosno grafičke prezentacije je da se sa što manje podataka predmet projektovanja što vjernije opiše, odnosno predstavi.

30. Objasniti žičani model. - Žičani model sadrži podatke o karakterističnim tačkama (tjemenima) i linijama (ivicama) koje opisuju geometrijski izgled predmeta, ali ne sadrže podatke o površinama i zapreminama koje čine predmet. Pošto ovaj model prikazuje sve linije i sva tjemena, to predmet može biti nejasan pri njegovom prikazivanju na ekranu. Ovi modeli se danas rjeđe koriste, jer ne obezbjeđuju uslove za obrazovanje presjeka i projekcija.

31. Objasniti površinski model. - Površinski modeli pored podetaka o tjemenima i ivicama sadrže podatke i o površinama koje ograničavaju prostor u kojem se nalazi predmet. Površine se aproksimiraju nizom poligona tj. ravnih površina ograničenih ivicama u obliku trouglova, četverouglova i više poligonalnih linija. Svaku površinu u prostoru tj. poligon pored tjemena i ivica definiše i vektor normale čiji smjer ukazuje da li je zapremina modela sa jedne ili druge strane površine. Ovi modeli ne sadrže podatke o zapremini što može da bude ograničenje u pojedinim aplikacijama. Da bi se površinski modeli mogli što lakše posmatrati razvijeni su modeli za uklanjanje površina koje se ne vide iz pozicije posmatranja, a također postoje i postupci za sjenčenje vidljivih površina. Na ovaj način se mogu dobiti realne slike modela.

32. Kako može biti formiran površinski model?

- Površinski model može biti formiran na jedan od sljedećih načina: a.) slaganjem elementarnih primitiva iz CAD biblioteke (konus, cilindar, ravan, itd.); b.) translacijom ili rotacijom 2D konture i c.) korištenjem analitičkih površina za modeliranje skulptorskih površina i ljuski.

33. Osnovni modelari pri zapreminskom modeliranju. - Zapreminski modeli tačno definišu zapreminu koju zauzima objekat koji se modelira, te se zna da li je neka tačka unutra, vani ili na samoj površini modela. Postoje tri osnovna modela pri zapreminskom modeliranju i to: a.) modeli dobijeni konstruktivnom geometrijom elementarnih tijela tj. solid grafička prezentacija CSG; b.) modeli dobijeni graničom prezentacijom ili B-rep modeli i c.) modeli dobijeni rotacijom i translacijom površina.

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

34. Objasniti solid modeliranje. - Solid modeliranje (CSG) geometrijskih oblika odnosno mašinskih oblika neophodno je za one dijelove kod kojih treba da se vrše analize stanja u unutrašnim tačkama, proračuni i sl. Modeli dobijeni ovim postupkom sadrže infomacije o koordinatama tačaka u unutrašnjosti. Osim ove važne osobine, modeli dobijeni pomoću solid modelara imaju sve druge osobine kao granični modeli. Solid model je ispunjen unutrašnjim tačkama čije se koordinate izračunavaju pri modeliranju, zato postupak modeliranja duže traje, a memorija računara je opterećenija. - Formiranje oblika mašinskih dijelova solid modeliranjem ostvaruje se primjenom Bulovih operacija nad skupovima tačaka unutar primitiva. To su unija skupova kojom se ostvaruje sabiranje geometrijskih oblika, presjek skupova, razlika i slične operacije. - Oblici primitiva čuvaju se u vidu matematičkog modela čije su ulazne veličine dimenzije, kao npr.prečnik i visina valjka, dužina ivice prizme i sl. Zavisno od kapaciteta i brzine rada računara, obrazovanje primitiva može da traje relativno dugo ili bude skoro trenutno. Kao što se primitiv u solid modelaru čuva u matematičkom obliku tako se i formirani mašinski dio čuva u obliku analitičkog modela kombinovanog od matematičkog modela primitiva.

35. Zapreminski modeli dobijeni graničnom prezentacijom. - Zapreminski modeli dobijeni graničnom prezentacijom ili B-rep modeli, također sadrže informaciju o zapremini tijela. Do ove informacije o zapremini tijela ne dolazi se kombinacijom elementarnih tijela (primitiva), nego ograničavanjem odgovarajućeg prostora stranama i ivicama tijela. Granice modela u vidu ravnih površina ili poligona određuju njegovu zapreminu pa je po tome dobio ime.

36. Zapreminski modeli dobijeni translacijom i rotacijom. - Zapreminski modeli mogu se dobiti i rotacijom odnosno translacijom odgovarajućih površina. Pri ovome se ustanovi osnovna površina koja se rotira ili translatira. Translacija može biti sa pravom putanjom ili pak zakrivljenom.

37. Šta omogućavaju zapreminski modeli u CAD sistemima?

- Svi zapreminski modeli u CAD sistemu omogućavaju: a.) provjeru tačnosti dijelova koji čine sklop; b.) formiranje modela za analizu metodom konačnoh elemenata (FEM); c.) analizu mehanizama i simulaciju njihovog rada; d.) proračun težine, tržišta, momenta inercije i drugih karakteristika mašinskog dijela; e.) automatsku eliminaciju skrivenih linija i površina i dobijanje ortogonalnih projekcija i f.) promjene koje se automatski ažuriraju na sve projekcije predmeta.

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

- Drugi parcijalni ispit –

1. Kako se modeliraju mašinski dijelovi složene konstrukcije? - Mašinski dijelovi Spline konfiguracije su oni čije su neke površine složenog oblika (odlivci, presovani dijelovi i sl.) i čija se površina ne može razložiti na pravilne oblike ili matematički opisati. Mašinske dijelove ove konfiguracije nije moguće parametrizovati ili modelirati drugačije osim interaktivno. Za formiranje takvih modela potrebno je utrošiti dosta vremena te je pogodno da se jednom formirani model sačuva u grafičkom obliku u grafičkoj memoriji. Time se zauzima veliki memorijski prostor, ali broj ovakvih dijelova koje jedan korisnik treba da formira i da čuva je mali.

2. Na kojim pogodnostima se zasniva parametarsko modeliranje i kada se primjenjuje? - Parametarsko modeliranje se zasniva na 2 pogodnosti: 1.) prva od njih je to da se neki programski paketi za 3D prezentaciju snabdjeveni internim programskim jezicima pomoću kojih se kreiranje oblika može programirati, tzv.varijaciona geometrija; 2.) druga pogodnost se sastoji u mogućnosti da se između dimenzija jednog mašinskog dijela uspostave međuzavisnosti. Time je omogućeno da se oblik definiše kompjuterskim programom za modeliranje mašinskog dijela u kojem su ulazne veličine nazivne mjere. -Većina mašinskih dijelova je varijantnog i ponovljivog oblika. Ove modele nije racionalno modelirati interaktivno nego je mnogo djelotvornije koristiti parametarsko modeliranje gdje se oblik modelira automatski i čuva u vidu programa. Nakon pozivanja, moguće je dobiti različite veličine i položaj elementa kojeg smo jednom definirali. Kada je promjenljiva jedna veličina tada su blokovi najbolje rješenje, ali ako varijacija zahtijeva veliku biblioteku sličnih blokova parametarsko crtanje nudi fleksibilnost, smanjuje mogućnost pogreške i vodi većoj efikasnosti.

3. Koja dva pristupa su moguća kod razvoja ekspertnih sistema? - To su: 1.) modeliranje u sklopu razvoja odnosno konstruisanja cjelokupne strukture maš. sistema (modeliranje mašinskih dijelova kod ovog pristupa je završna faza u tom procesu, te se u tom kontekstu može primjenjivati parametarsko modeliranje. Parametri se izračunavaju u okviru modela koji se odnose na proračun kinematike, čvrstoće, pouzdanosti i sl. Odluka o izboru inicijalnog oblika i o drugim parametrima je ključna u ovom procesu. Izbor se vrši u okviru poznatih varijacija oblika određenih mašinskih dijelova); 2.) ekspertni sistemi za razvoj novih oblika odnosno novih mašinskih sistema (ovaj pristup nije racionalno sprovoditi na sve dijelove mašina. Prema nekim analizama to je opravdano samo u slučaju manjeg broja mašinskih dijelova. Ekspertni sistem ovog tipa odlikuje se veoma složenim procedurama odlučivanja i izborom velikog niza elemenata važnih za definisanje oblika. Definisanje oblika počinje još u fazi razrade koncepcije mašine, a razvoj oblika se odvija u nivoima, tj.kroz faze procesa konstruisanja).

4. Šta su to radna, a šta kritična stanja mašinskih dijelova? - Mehanička opterećenja dovode do pojave naponskih stanja, odnosno stanja deformacije; toplotna opterećenja dovode do pojave toplotnih stanja i tome slično. Ako mašinski dijelovi u ovim stanjima ispravno izvršavaju svoju funkciju onda su to radna stanja. Ako pod tim stanjma ostvaruju promjene na dijelovima tako da oni ne mogu dalje da izvršavaju funkciju kojoj su namjenjeni, takva stanja su kritična.

5. Radna opterećenja i naponi u uslovima eksploatacije. - Mjerenje opterećenja odnosno radnih napona neposredno na dijelovima konstrukcije pri radu u izabranim uslovima eksploatacije vrši se primjenom eksperimentalne tenzometrijske metode. Postupak mjerenja sastoji se u pretvaranju dilatacije karakterističnih dijelova konstrukcije u mjerljivu električnu veličinu. Ovo pretvaranje ostvaruje se pomoću mjernih traka.

6. Eksperimentalna tenzometrijska metoda. - Mjerna traka je osjetljivi zmijoliki provodnik koji se zajedno sa specijalnom folijom lijepljenjem nanosi na mašinski dio. Ona istovremeno čini jednu granu Vistonovog mosta. Pod dejstvom sile na mašinski dio, izdužuje se ili sabija provodnik u mjernoj traci mijenjajući pri tome otpor. - Usljed promjene otpora pri proticanju struje remeti se ravnoteža Vistonovog mosta, a promjenu registruje galvanometar, tj. dobijamo vrijednost dilatacije: ε = ∆l / l - Množenjem sa modulom elastičnosti dobija se napon i izračunava

sila ili moment: F = σ ⋅ A (ili) M = σ ⋅W - Na ovaj način uspostavlja se veza između napona i opterećenja.

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

7. Analiza raspodjele napona u mašinskom dijelu. - Utvrđivanje ekstremne veličine napona zahtijeva poznavanje odnosno utvrđivanje raspodjele napona u mašinskom dijelu. Osim ekstremnih vrijednosti značajne su i druge veličine napona s obzirom da razaranja ne moraju uvijek nastupiti na mjestima najvećih napona. Raspodjela napona, sa različitim stepenom tačnosti, utvrđuje se na nekoliko načina. Lokalne veličine napona mogu se utvrditi pomoću faktora koncentracije napona i nominalnih vrijednosti koje se izračunaju na osnovu jednačina iz otpornosti materijala. Nedostatak ovog pristupa je što se ne daje predstava o stanju napona na cijeloj zapremini i izrazi iz otpornosti materijala važe za idealizovane uslove, a faktori koncentracije napona su približne veličine. Eksperimentalni prisup omogućuje da se dobije naponska slika u cijelom mašinskom dijelu.

8. Objasniti analizu raspodjele napona u mašinskom dijelu. - Analizu raspodjele napona u mašinskom dijelu je moguće izvršiti sljedećim metodama: 1.) metoda krtog loma omogućava da se utvrdi raspodjela napona bez mogućnosti dobijanja i veličine napona. Mašinski dio se premaže specijalnim krtim lakom, a zatim nakon sušenja izloži opterećenju. Usljed deformacija u laku nastaju prskotine. Tamo gdje su prskotine gušće naponi su veći i obrnuto. Ovim jednostavnim postupkom dobija se naponska slika u dijelovima složenog oblika; 2.) fotoelastičnom metodom osim raspodjele napona u mašinskom dijelu dobija se i veličina napona u pojedinim tačkama. U odnosu na prethodnu, ova metoda je složenija. Potrebno je izraditi model mašinskog dijela od specijalne plastične mase aroldita. Kada se model optereti i propusti polariovana svjetlost, naponske linije postaju vidljive. Mogu se snimati i fotografisati, a na osnovu gustine izračunati i vrijednosti veličine napona; 3.) metoda konačnih elemenata omogućava da se primjenom računara dobiju veličine napona ili deformacija u cijelom mašinskom dijelu, slično eksperimentalnim postupcima, međutim uz znatno više podataka. Usljed složenosti postupka, ova metoda tek u novije vrijeme dobija širu primjenu i to zahvaljujući višem stepenu razvijenosti računara i razrađenim programima za njihovo izvođenje.

9. Proces konstruisanja kod timskog inženjeringa. - Za razliku od početne faze primjene računara kada je CAD bio forsiran od pojedinih kompanija samo radi prestiža, u posljednje vrijeme CAD sistemi su značajno poboljšani i danas neke konkurentske grane ne mogu preživjeti bez CAD-a. - Npr.sa klasičnim načinom konstruisanja nije moguće napraviti novi model automobila svake godine. To znači da je danas potrebno imati timove konstruktora, specijalista, analizatora, programera, itd. Da bi se uspješno konstruisao novi proizvod potreban je timski rad. Kod timskog inženjeringa proces konstruisanja je više paralelan nego sekvencijalan. Svi specijalizovani alati koji se koriste kod timskog rada su na istom računarskom modelu. Model može biti geometrijski nezavisan i baziran samo na njegovom obliku. Dakle, sva mjesta djelovanja na osnovni model su međusobno povezana, a to su mjesta konstruktora (dizajnera), testiranja, numeričkog analiste i mjesta za NC alatne mašine.

10. Konfiguracija CAD sistema (šta čini CAD sistem). - Svaki CAD sistem se sastoji od CAD hardvera i CAD softvera. Unutar građe hardvera razlikuje se obično računar koji služi za obradu konvencionalnih zadataka ili specifičan računar odn. grafička stanica, zatim periferijski uređaji za prikazivanje odnosno unošenje i izlaz geometrijskih informacija. Softver se ekvivalentno dijeli na sistemski odnosno operativni sistem (pristup i upravljanje procesom rada) i specijalni softver, npr.aplikativni softver za konstruisanje.

11. Kakva može biti struktura CAD softvera? - Struktura CAD softvera može biti jedno komponentna ili više komponentna, zaviosno od složenosti tretirane problematike. Osim toga, na to utiču i potrebe koje CAD sistem treba da obezbijedi. CAD softver treba da obezbijedi sinhrozinovano i automatizovano određivanje procesa projektovanja i ostalih aktivnosti, pri čemu stepen automatizacije može biti potpun ili do izvjesnog stepena.

12. Od čega se sastoji višekomponentni softver? - Višekomponentni softver sastoji se iz, tzv.modula koji mogu biti osnovni i posebni.

13. Nabrojati osnovne module kod višekomponentnog softvera. - To su: a.) komunikacijski modul koji obezbjeđuje komunikaciju između projektanta (konstruktora) i računara (CAD sistema); b.) geometrijski modelar za grafičku prezentaciju u 3D prostoru ili ravanskom 2D obliku; c.) jedinstvena baza podataka sa geometrijskim modelima komponenata, sastavnicama, standardnim dijelovina i sl.; d.) modul za komunikaciju sa drugim CAD sistemima; e.) modul za izradu tehničke dokumentacije.

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

14. Nabrojati posebne module. - To su: a.) modul za kreiranje koncepta proizvoda; b.) modul za generisanje mreže kod postupka metode konačnih elementa, tj.FEM aplikacija i analiza; c.) modul za analizu i simulaciju mehanizma; d.) modul za upravljanje datotekama; e.) modul za površinsko imzapreminsko modeliranje; f.) modul za numerički upravljane mašine, tj.NC aplikacije, itd.

15. Nabrojati najvažnije softverske pakete. - To su: a.) I-deas GEOMOD, prizvođač General Eletronic; b.) AutoCAD, proizvođač Autodesk; c.) CATIA, proizvođač Dessault Systems; d.) ME, proizvođač Cadam/IBM, itd.

16. Nabrojati osnovne i specijalne tehnike rada. - Osnovne tehnike rada su: preslikavanje (2D i 3D), translacija (2D i 3D), rotacija (2D i 3D), skaliranje (2D i 3D), itd. - Specijalne tehnike rada su: a.) tehnika ravni - omogućava da se svaki crtež rastavi u više slojeva. Ovi slojevi su slični providnim folijama koje se mogu predstaviti pojedinačno ili zajedno; b.) tehnika simbola - koristi se za često ponavljanje geometrijskih oblika, tj.kada treba obezbijediti da se samo jednom iscrtaju, a potom memorišu. Tada se mogu po potrebi pozivati i ugrađivati u aktivni crtež pri različitim razmjerama i pod proizvoljnim uglom; c.) tehnika makro naredbi - koristi se za često ponavljanje naredbi, koje se mogu obuhvatiti zajedničkom datotekom. Zahvaljujući ovoj mogućnosti korisnik ne mora svaki put unositi ponavljanje naredbe. On treba pri tome da zada samo jednu specijalnu naredbu sa odgovarajućim nazivom datoteke; d.) tehnika varijanti - bazirana je na primjeni programskih jezika koji pored standardnih mogućnosti omogućava obradu grafičkih informacija i interaktivnih naredbi CAD softvera; e.) meni (menu) tehnika - daje mogućnost smanjenja troškova pri unosu podataka. Naporno unošenje naredbi sastavljenih od slova i brojeva uz pomoć tastature može se izbjeći korištenjem meni polja. Moguće je formirati problemski orijentirani meni, npr.za 2D i 3D dimenzije, varijantne dijelove, meni za simbole, NC meni, itd.

17. Nabrojati geometrijske modele. - To su: a.) informacioni model ( koji daje apstraktno ili realno funkcionalno predstavljanje strukture elemenata koji čine geometrijski model; b.) model podataka sa apstraktno logičkim predstavljanjem; c.) model memorisanja sa apstraktno parametarskim predstavljanjem; d.) model memorije, tj.interno računarsko predstavljanje (IRP).

18. Zašto je povezivanje između CAD softverskih sistema otežano? - Veza između CAD softverskih sistema je otežana, jer se razlikuje način internog računarskog predstavljanja podataka (IRP) za geometrijske, topološke i tehnološke karakteristike.

19. Na koji način se može ostvariti veza između CAD sistema s obzirom na softverske mogućnosti? - Veza između CAD sistema ostvaruje se kao: a.) veza pomoću homogene baze podataka, a to znači primjena jednog IRP-a za sve module, odnosno sisteme; b.) veza pomoću heterogene baze podataka, tj.primjena pre i postprocesora, da bi se podaci direktno prenosili između sistemu sa različitim IRP-om; c.) veza pomoću zajedničke baze podataka, tj. povezivanje sistemskih baza podataka u jednu zajedničku bazu za sve sisteme.

Projektovanje pomoću računara - skripta © Amer Arnautović, BSc.ing.maš.

20. Koji je cilj grafičkih standarda, objasniti IGES i DXT? - Jedan od važnih ciljeva grafičkih standarda je osigurati zajednički jezik za programere i korisnike grafičkih aplikacija, tako da termini koji se koriste postanu dio jezika i budu razumljivi svim korisnicima. Posebno je važno obezbjediti da se izrada programa za formiranje i prikazivanje crteža i slike vrši pomoću standardnih grafičkih sistema. Na taj način dobijamo uniforman interfejs za korisnike i programere aplikacija. - Korisnici CAD sistema često imaju potrebu prenošenja ili razmjene informacija o proizvodu sa drugim službama i odjeljenjima koji su također korisnici CAD sistema. Prenošenje informacija o proizvodu vrši se pomoću datoteka koje sadrže geometrijske i negeometrijske podatke o strukturi i osobinama proizvoda. U cilju standarizacije ovih podataka, ANSI, DIN i ISO su definisali standard pod nazivom IGES (Inital Graphics Exchange Specification). To je nezavisan format podataka za prenošenje konstrukcija između CAD sistema i njegovih dijelova. IGES je posebno našao primjenu kod različitih CAD sistema za prenos podataka. Da bi se koristile IGES datoteke, CAD sistem mora da ima programske module za njihovo formiranje tj. generisanje i programske module za njihovo čitanje i interpretaciju (tumačenje). - DXF datoteke su napravljene prvenstveno za prenos podataka crteža između AutoCAD-a i ostalih CAD ili drugih programa za obradu podataka. Ovaj format nalazi primjenu i za druge svrhe, tako da može znatno olakšati projektantski i konstruktorski rad. Naime, iz DXF datoteke se jednostavno mogu vaditi određene grupe podataka i u nekom drugom vanjskom progranskom jeziku mogu poslužiti za različite proračune. DXF format je jednostavan i razumljiv format koji je namijenjen prvenstveno za izmjenu informacija crteža između aplikacija koje nemogu čitati AutoCAD-ov standardni DWG format datoteke. Zato je DXF format datoteke postao standard za izmjenu informacija između različitih CAD i drugih programa (FEM, CAM).

21. Dati prikaz okruženja CAD-a i potrebe za postprocesorima. - Sam CAD je najvećim dijelom elektronski oblikovana crtaća tabla. On je prije svega prilagođen za 3D kreiranje objekata za varijantni metod konstruisanja. Međutim na ovo se može dodati još mnogo komponenata. To su prije svega preprocesori i postprocesori koji proširuju CAD u mnogim pravcima. Procesori su samostalni dijelovi programa koji daju specifične izlaze. Preprocesori su programi koji predaju podatke CAD sistemima, a postprocesori su programi koji prerađuju podatke iz CAD-a.

22. Povezanost konstruisanja CAD postupka i NC mašina. - Konstruisanje po CAD postupku obezbjeđuje kao minimum geometriju proizvoda. NC mašine, kao što su strugovi, glodalice i sl., koriste upravo to za definisanje radnog komada. Procesor rješava tehnološki proces, npr. redoslijed rezanja, alate, putanje alata i sl. Ovaj program prelazi u neki drugi format primjenom NC mašine pomoć jednog novog postprocesora koji odgovara tom tipu NC mašine. - Kod povezivanja NC programiranja sa CAD sistemima razlikuju se dva modela. Prvi model se odnosi na situaciju kad je u primjeni računara u projektovanju proizvoda predhodila primjena računara u projektovanju tehnologije za NC alatnu mašinu. Drugi model povezivanja CAD sistema sa NC programiranjem omogućava opis radnog komada u obliku NC upravljačkih informacija sa grafičkom interaktivnom tehnikom kada CAD sistemi omogućavaju dobijanje NC geometrije na osnovu formiranog modela radnog komada u računaru.

23. Metoda konačnih elemenata (kada se koristi i veza sa CAD sistemima). - Jednostavne proračune konsruktor obavlja sam ili u okviru CAD sistema pomoću odgovarajućh programa iz klasične mehanike. Za kompleksne zadatke iz statike, dinamike, mehanike fluida, termodinamike i sl., primjenjuje se MKE. Za primjenu tog metoda potrebno je da se osnovna struktura radnog komada aproksimira pomoću konačnog broja jednostavnih elemenata. Ovako pripremljena struktura se formalno opterećuje spoljašnim silama ili temperaturama u čvornim tačkama. Metod konačnih elemenata je najmoćniji i najviše korišten metod analize neprekidnih sredina. - Većina savremenih CAD sistema ili posjeduje modul za analizu MKE ili posjeduje vezu sa poznatim programima za MKE. Te veze se ostvaruju na različite načine, npr.prebacivanjem informacija o geometrijskom modelu pomoću IGES datoteka, formiranjem modela za analizu MKE pomoću CAD sistema i njegovim prebacivanjem u poseban dio na izvršavanje analize, i treće, integrisanjem programa za analizu MKE u CAD sistem - CATIA V5, tako da taj program postane modul CAD sistema.