Программа  «Design Manager».
Руководство к применению.

1. Основные характеристики.

1.1. Назначение.

Программа «Design Manager» (в дальнейшем — «DM») относится к классу систем автоматизированных расчётов (САР) и предназначена для формирования задач по выполнению экономических, научных и инженерных расчётов в разных областях математики, физики и машиностроения в операционных системах Windows (х32 или х64), хранения программ, данных в базе данных (далее БД) и вывода результатов вычислений в виде таблиц, графиков и файлов. Для создания полноценных задач не требуется привлечение дополнительных программ.

1.2. Основные возможности.

1.2.1. Разрядность.

Программа «DM» выпускается в двух версиях: 32-бит и 64-бит. Операционные системы: Windows XP (32 и 64 бит), Windows Vista (32 и 64 бит) и Windows 7 (32 и 64 бит).

1.2.2. Внешний вид.

Рис. 1.2.2.1

1.2.3. Многозадачность.

В программе «DM» можно загружать сразу несколько задач и одновременно выполнять их.

1.2.4. Основные понятия.

«Задача» — вкладка в программе с определённой темой.

«Проект» — задача, включающая несколько «тем» с одной «БД».

«Тема» — вкладка в программе с перечнем параметров, описанных в текстовом файле с расширением *.mnu. Параметры могут иметь формулы для расчёта, описанные в файле формул с расширением *.fml. Тема может не иметь рассчитываемых параметров, а использоваться как шаблон для ввода чисел. В проекте эти данные могут использовать другие темы.

«Данные» (БД) — файл, содержащий числовые параметры для одной темы или нескольких тем в проекте.

Имена файлов проектов, параметров, формул, конструктивных особенностей и библиотек строятся следующим образом:

сначала идёт символ подчёркивания «_», затем номер класса задачи (целое число задаваемое пользователем), затем снова символ «_» и затем номер темы (целое число, задаваемое пользователем).

В области машиностроения это может быть зашифровано следующим образом.

Если «125» — цифровой шифр изделия, то:

«_125_000.prj» — файл проекта для изделия «125» (агрегата), включающего имена «тем» других деталей;

«_125_000.mnu» — файл параметров для всего изделия;

«_125_000.fml» — файл формул для всего изделия;

«_125_000.con» — файл конструктивных особенностей для всего изделия;

«_125_000.d00» — файл данных для всего изделия. Варианты файла данных от «d00» до «d99»;

«_125_10.prj» — файл проекта узла «010» (сборочной единицы);

«_125_10.mnu» — файл параметров для узла «010»;

«_125_10.fml» — файл формул для детали;

«_125_10.con» — файл конструктивных особенностей для узла;

«_125_10.d00» — файл данных для узла. Варианты файла данных от «d00» до «d99»;

«_125_11.mnu» — файл параметров детали «011»;

«_125_11.fml» — файл формул для детали;

«_125_11.con» — файл конструктивных особенностей для детали;

«_125_11.d00» — файл данных для детали. Варианты файла данных от «d00» до «d99».

Параметры из другой нормативной документации на изделие: «ТЗ», «ТУ» и т. д. могут содержаться файлах «_125_1000», «_125_1001»  и т. д. Эти параметры (с допусками) могут быть использованы в темах узлов и деталей.

Стандартные детали по ГОСТам, ОСТам и ТУ могут именоваться по номеру: «_9874_1000» и т. д. Они также должны иметь кроме файла параметров ещё и файл формул (может быть пустым) и файл скомпилированной библиотеки (может быть без формул).

Всё, что было сказано выше является предложением, пользователь может придумать свою систему классификации.

1.2.5. Динамические библиотеки.

Все математические вычисления для задачи выполняются в динамической библиотеке. О создании динамических библиотек будет сказано ниже.

1.2.6. Режимы работы.

Программа «DM» работает в двух режимах:

1. автоматический режим;

2. программный режим.

В автоматическом режиме однократные вычисления параметров с формулами производятся с помощью клавиши «F9» или кнопки «Вычислить» для тех значений параметров, которые входят в выражение. Это напоминает использование калькулятора, только формулы и значения переменных уже введены в таблице. Кроме того, вычисления сразу производятся для трёх значений аргумента: номинального, минимального и максимального, что удобно использовать для расчёта размерных цепей. Более подробно см. ниже.

Для того, чтобы использовать программный режим, надо в таблице задать параметры в колонке «Тип» для переменных и функций. Подробнее будет показано ниже.

1.2.7. Структура данных.

Файлы данных (расширение «*.d00» — «*.d99») хранят данные, введённые в задачу и данные, полученные в результате расчётов. Цифры в расширении файлов можно использовать для введения вариантов расчётов, т. е. имя файла — одно и то же, а цифры показывают варианты.

Файл данных может хранить не только числовые значения для одной задачи, но и для нескольких задач. В этом случае создаётся проект, в котором указаны все темы, например:

Рис. 1.2.7.1

Для создания проекта надо сделать следующее:

В меню «Задача» пометить пункт «Проект F7».

Нажать на кнопку «Новый проект [Ctrl+N]». Появится диалоговое окно, где будет автоматически установлен режим редактирования:

Рис. 1.2.7.2

Для ручного ввода «тем» снимите флажок «Авто».

Указывая последовательно номера классов, номера тем и кол-во тем и затем нажимая на кнопку «Вставить», заполнить записи. В окне «Шифр темы» будет автоматически появляться условное обозначение, где поле до символа «—» — имя файла параметров, а цифра после этого символа — номер повторяющейся темы в «БД». Например, на следующем рисунке шифр темы «_3_11-1» — это первая копия темы в БД:

Рис. 1.2.7.3

а на следующем рисунке — вторая копия той же темы:

Рис. 1.2.7.4

Здесь надо сделать пояснение, для чего вводится несколько одинаковых тем. Предположим, проект создан для расчёта агрегата, где некоторые детали в одном числе (уникальны) (корпус, вал и т. д.), а некоторые повторяются, но разных типоразмеров (подшипники, пружины, болты и т. д.). В том случае, если на подшипники, пружины и другие однотипные детали и узлы имеются темы по расчёту, то эти темы включаются в проект. Но если деталей несколько, а тема одна, то в файле данных (БД) будут храниться данные только по одной из однотипных деталей, и при повторном расчёте детали другого типоразмера возможно придётся вводить все параметры вновь (размеры, нагрузки, материал и т. д.). Поэтому, целесообразно ввести тему по расчёту однотипных деталей столько раз, каково их кол-во. Тогда в (БД) будут храниться данные по каждой из однотипных деталей. При сохранении файла данных сначала на диске создаётся предыдущая резервная версия с добавлением в расширение символа «~» (например, «~.d00»), а потом новая.

При включённом режиме «Авто» достаточно указать главную тему проекта, в которой имеются ссылки на другие темы и проект будет создан автоматически. После вызова:

Рис. 1.2.7.5

После нажатия на кнопку «Вставить» сразу получим:

Рис. 1.2.7.6

Программа сканирует главный файл проекта и темы, на которые имеются ссылки, и создаёт проект.

После ввода всех «тем», нажать на кнопку «Выход», затем на кнопку «Сохранить как… [F12]» и задать имя файла. Расширение будет «*.prj». Нельзя переписывать файл проекта, имеющийся в поставке программы с именем «noname.prj», т. к. в этом случае могут быть проблемы с быстрым запуском задачи (см. п. 11.1).

1.2.8. Вычисление с допусками.

Программа «DM» может выполнять вычисления расчётных параметров с учётом допусков, которые имеют параметры, входящие в формулы. Для этого необходимо задать величину допуска или квалитет. Пример:

Рис. 1.2.8.1

Для пересчёта значений всех параметров по допуску достаточно нажать ЛКМ при нажатой клавише «Shift» на любую ячейку в графе «Доп.».

Если в результате расчёта значение выйдет за пределы назначенного допуска, то это значение окрашивается в красный цвет (подробнее см. п. 20).

1.2.9. Графы таблицы.

Рис. 1.2.9.1

Начнём с третьего графы «Тип». Если щелкнуть на значение в любой строке этой графы, то появится список возможных значений:

Рис. 1.2.9.2

1.  «Дан» — данные.

2.  «Грф» — в программном режиме задаёт вывод номинального значения этого параметра во вкладку «График».

3   «Табл» — в программном режиме задаёт вывод номинального значения этого параметра во вкладку «Таблица».

4.  «Мин» — в программном режиме задаёт поиск минимального значения этого параметра во вкладку «Экстремум» (поиск экстремального значения в цикле).

5.  «Макс» — в программном режиме задаёт поиск максимального значения этого параметра во вкладку «Экстремум» (поиск экстремального значения в цикле).

6.  «Опт» — в программном режиме определяет, что этот параметр является оптимизируемым. В графах «Мин.» и «Макс.» в этой же строке следует задать минимальное и максимальное значение этого параметра.

7.  «Фун» — в программном режиме определяет какой параметр является целевой функцией при оптимизации. Это параметр должен иметь хотя бы одну формулу.

7.  «Имп» — в программном режиме определяет, что этот параметр импортируется из внешнего файла (см. ниже).

9.  «Инт» — задание параметра с интегральным выражением.

10. «Дифф» — в программном режиме определяет, что выбранная формула этого параметра является правой частью дифференциального уравнения.

11. «Пер» — зарезервировано.

12. «Колл» — зарезервировано.

13. «Файл» — в программном режиме задаёт вывод номинального значения этого параметра во вкладку «Файл». После окончания вычисления можно содержание этой вкладки сохранить в файле с расширением «*.txt».

14. «Кор» — в программном режиме вместе с типом «Уравн» задаёт режим поиска корней уравнений.

15. «Уравн» — см. предыдущий пункт.

16. «Масс» — каждый параметр с этим типом становится массивом, куда заносятся вводимые вручную числа или заносимые автоматически при работе программы.

17. «Диап» — вместе с типом «Инт» задаёт режим вычисления определённого интеграла.

18. «СЛУ» — этот тип параметра задаёт решение системы линейных уравнений.

19. «СНЛУ» — этот тип параметра задаёт решение системы нелинейных уравнений.

20. «СДУ» — этот тип параметра задаёт решение системы дифференциальных уравнений.

21. «СОПТ» — этот тип параметра задаёт оптимизацию параметров для минимизации или максимизации целевой функции.

Этот список типов наиболее полон, если все параметры имеют тип «Дан», в противном случае этот список сокращается, но можно ввести любой из этих типов вводом первой буквы (заглавной).

Графа «Разм.» содержит обозначение размерности параметра.

В этой графе также можно выбрать размерность из раскрывающегося списка.

Описание размерностей содержится в файле «dm.dim». Задаётся размерность в файле параметров (расширение «*.mnu») или при интерактивном создании или изменении этого файла (см. п. 12). Для того, чтобы определить, какое число надо ввести, нужно загрузить файл «dm.dim» в редактор и определить номер строки минус «1» (то есть учесть первую строку). Это значение параметра также сохраняется в файле данных.

Графа «Доп.» содержит допуски на параметры. Квалитеты по ГОСТ можно ввести только если размерность в миллиметрах. При остальных размерностях можно ввести допуска в единицах измерения или в процентах. На параметры с размерностью градус можно ввести допуск в градусах.

Графы «Ном.», «Мин.» и «Макс.» содержат три значения данного параметра, которые хранятся в файле данных. Если у этого параметра в графе «Тип» указан шаг цикла то графы «Мин.» и «Макс.» используются для задания диапазона изменения этого параметра в цикле.

В графы «Ном.», «Мин.» и «Макс.» можно копировать значения из буфера «Windows» с помощью клавиш «Ctrl+V», а из этих же граф в буфер «Windows» клавишами «Ctrl+Ins». Тут есть одна особенность. Если сначала отпустить клавишу «Ctrl», то в буфер скопируется содержимое ячейки таблицы (не полное значение), а если сначала отпустить клавишу «Ins», а клавиша «Ctrl» останется нажатой, то будет скопировано полное значение (18 значащих цифр). В этом случае выделение синим цветом не обязательно.

1.2.10. Подсказки.

На вкладке «Задача» для всех граф действуют подсказки.

1.    Для графы «Шифр Наименование параметра»:

Рис. 1.2.10.1

Для тех параметров, которые имеют формулы, в подсказке выводится текущая формула.

2.    Для графы «Тип»:

Для параметров, где задан цикл, выводится шаг цикла:

Рис. 1.2.10.2

В подсказке расшифровывается сокращение в обозначении типа. Для типов «СЛУ», «СНЛУ», «СДУ» и «СОПТ» в подсказке выводится перечень заданных уравнений, коэффициентов, свободных членов и неизвестных (см. пп. 14‑17):

Рис. 1.2.10.3

Для типа параметра «Масс» выводится список данных из массива параметров (см. п. 19):

Рис. 1.2.10.4

3. Для графы «Разм.»:

Рис. 1.2.10.5

В подсказке указано «см» вместо «мм» и коэффициент перевода Кпер = 0,1, т. к. размерность была изменена в процессе работы.

4.    Для графы «Доп.»:

Рис. 1.2.10.6

5.    Для графы «Ном.»:

Рис. 1.2.10.7

В подсказке выводится полное значение параметра, в то время как в таблице показаны значения в соответствии с форматом, заданном в файле параметров.

6.    Для графы «Мин.» и «Макс.»:

Рис. 1.2.10.8

Кроме полного значения в этих графах выводятся (после пересчёта параметра по формуле) номера, входящих в формулу исходных параметров, и их значения (минимальное или максимальное), при которых достигается соответственно минимальное или максимальное значение расчётного параметра (подробнее см. п. 20).

7.    В статусной строке выводятся подсказки для всех мест, например для имени файла данных:

Рис. 1.2.10.9

1.2.11. Изменение размерности.

В процессе работы с задачей можно изменять размерности любых параметров, кроме безразмерных (символ «—»). В подсказке к размерности параметра выводится переводной коэффициент. Для быстрого возврата к начальной размерности всех параметров нажмите клавишу «F11» (одновременно загружаются данные из БД).

1.2.12. Решение систем линейных уравнений.

В программу «Design Manager» встроен блок решения систем линейных уравнений (далее СЛУ). Он работает как в автономном режиме, так и во всех других режимах : построение таблиц, графиков, нахождение корней уравнений, вычисление определённого интеграла, решение систем дифференциальных уравнений, вычисление экстремума. Если задан этот режим и определены, какие параметры являются коэффициентами при неизвестных и свободными членами, то при любых вычислениях сначала решается СЛУ и вычисленные значения неизвестных используются в дальнейших расчётах (см п. 14).

1.2.13. Решение систем нелинейных уравнений.

В программу «Design Manager» встроен также блок решения систем нелинейных уравнений (далее СНЛУ). Он также как и блок решения СЛУ работает как в автономном режиме, так и во всех других режимах. Для задания этого режима требуется ввести количество уравнений и указать сами уравнения и неизвестные в диалоговом окне (см. п. 15).

1.2.14. Решение систем дифференциальных уравнений.

Требуется в специальном диалоговом окне указать какие параметры являются дифференциалами и правые части уравнений к ним, а также независимую переменную и шаг её изменения (см п. 16).

1.2.15. Оптимизация.

В специальном окне задаются оптимизируемые параметры и целевая функция (см. п. 17).

1.2.16. Копирование данных через буфер.

Имеется возможность копировать данные из одной задачи, в которой данные загружены или введены в такую же задачу, но в которой данные ещё не загружены. Такая потребность возникает после вставки в проект копии имеющейся в проекте темы. Например, проект содержит тему по расчёту пружины и есть данные этой пружины в БД. После вставки в проект дополнительной пружины, все данные сначала нулевые. Чтобы не повторять ввод данных, задание циклов и допусков и номеров активных формул, которые тоже хранятся в БД, данные можно скопировать. Для этого надо переключиться на вкладку с данными и нажать клавиши «Ctrl+Ins» (сначала освободить клавишу «Ins», затем «Ctrl»). Данные с этой вкладки помещаются в буфер программы. Затем перейти на вкладку, куда надо скопировать данные и нажать на клавиши «Shift+Ins» (порядок освобождения клавиш смотри выше). Данные скопируются, причём и циклы, допуска и номера формул тоже. Темы обязательно должны быть одинаковыми. Для избежания путаницы в обеих темах размерности должны быть одинаковыми, т. е. коэффициенты перевода у всех параметров должны быть равны «1».

1.2.17. Быстрый вызов файлов программы «DM».

Файлы данных, протоколы построения таблиц, графиков, оптимизации, поиска экстремума, а также схемы можно вызывать, кликнув файлы с расширением «*.d00»—«*.d09», «*.tbl», «*.gpc», «*.opt», «*.ext» и «*.shm». Для этого необходимо провести регистрацию программы (см. п. 2.5.2.). Примеры см. в п. 11.

1.2.18. Создание схем.

Схемы предназначены для:

1.    пояснения принципов работы задачи (вывод формул, инструкций и пояснений);

2.    визуализации работы механизмов в процессе изменения параметров.

1.2.19. Автоматическое создание чертежей типовых деталей.

Подробнее см. п. 24.

1.2.20. Автоматическое создание трёхмерных моделей типовых деталей.

Подробнее см. п. 24.

2. Главное меню.

Рис. 2.1

2.1. Меню «Файлы».

Рис. 2.1.1

Здесь необходимо сделать примечание. В программе «DM» для того, чтобы открыть, записать новый файл или создать вкладку, надо сначала установить тип файла: параметры, данные, текстовый файл или файл конфигурации, архивные файлы. Тип устанавливается пометкой соответствующего пункта меню (у этого пункта появляется галочка, а у предыдущего она снимается), а потом уже можно работать с файлами данного типа. При повторной пометке того же пункта галочка также снимается. Типы файлов имеются в меню «Редактор», «Задача» и «Опции». У кнопок «Открыть» и «Сохранить» контекстно меняются подсказки и это можно использовать для проверки правильности выбора типа файлов.

При переключении вкладок с помощью ЛКМ или «Ctrl+Tab» или «Ctrl+Shift+Tab» изменение типа файла блокируется, т. е. изменить тип в данном окне нельзя. Если нужно открыть файл другого типа используйте пункт меню «Открыть как… Ctrl+F3» (см. ниже).

Для файлов данных в пункте «Записать…     F12» можно сохранить формате текстового файла для просмотра на экране или печати.

Пункт меню «Открыть как… Ctrl+F3» предназначен для обычного способа открытия только текстовых файлов при помощи указания типа в браузере:

Рис. 2.1.2

Если активна вкладка «Задача», то при нажатии клавиш «Shift+F4» появляется браузер, в котором можно выбрать требуемый тип файла.

2.2. Меню «Вид».

Рис. 2.2.1

2.3. Меню «Редактор»

Рис. 2.3.1

2.3.1. Пункт меню «Новый редактор».

Прежде чем вызывать этот пункт надо выбрать тип текста (параметры, формулы, библиотека, конструктивные особенности). Например, выбрали «Параметры»:

Рис. 2.3.1.1

Этот пункт помечается и при вызове «Нового редактора» появится браузер:

Рис. 2.3.1.2

После выбора файла с расширением «*.mnu» он появится на образовавшейся вкладке:

Рис. 2.3.1.3

Это один из трёх текстовых файлов, необходимых для работы программы «DM».

Рассмотрим более подробно структуру записей.

Первая строка содержит 6 цифр («0» или «1») через пробел:

1.      Схема;

2.      Чертёж;

3.      Конструктивные особенности;

4.      Модель;

5.      Help;

6.      Параллельные вычисления.

Дальше для каждого параметра — 2 строки:

1.      Наименование параметра;

2.      7 цифр через пробел.

Первая цифра — класс задачи (классы определяются пользователем).

Вторая цифра — номер темы задачи (номера темы определяются пользователем).

Третья цифра — номер темы в данном проекте. Если проект не создавался, то надо указывать «1».

Четвёртая цифра — номер параметра (в проекте соответствует номеру параметра в другой теме; без проекта соответствует  цифре в наименовании параметра).

Пятая цифра — формат вывода параметра (двухзначное число: первая цифра — кол-во знаков до десятичной точки, вторая — после десятичной точки; для вывода знака числа, например для параметра температуры, впереди ставится «1» — «130», тогда знак «+» будет выводится перед числом).

Шестая цифра — номер размерности (см. файл «dm.dim»).

Седьмая цифра — кол-во формул у данного параметра (если формул нет, то — «0»).

Для интерактивного создания или редактирования файла параметров см. п. 12.

Для файла параметров, состоящего в проекте, 1-ая и 2-ая цифры могут указывать на класс и тему параметра в другом файле, входящим в проект, а 4-ая — на номер этого другого параметра.

Второй текстовый файл — «Формулы» (расширение «*.fml»):

Рис. 2.3.1.4

Параметры, не имеющих формулы, в этом файле пропускаются (это параметры №1 и №2 — см. Рис. 2.3.1.3).

Слева от знака «=» — имя параметра, справа — математическое выражение формулы.

Знак «=» отделяется пробелами.

Пустые строки не допускаются.

Допускается, в случае, если у одного параметра несколько формул, в начале строки добавлять следующее:

Рис. 2.3.1.5

Сначала идёт номер параметра, затем точка, а затем номер формулы и пробел.

Для обновления такой записи после добавления новых формул используйте пункт падающего меню «Обновить номера в формулах».

В выражении допускаются имена функций, числа (целые, десятичные дроби и числа с плавающей запятой) и имена параметров.

Для облегчения заполнения формул имеются три палитры:

1. Палитра символов;

2. Функции;

3. Имена параметров (создаётся автоматически из файла параметров).

Для их вывода можно нажать кнопки «( )», «Ф» и «П» или выбрать из падающего меню:

Рис. 2.3.1.5

При нажатии на «Вставка символов в формулах» появится окно:

Рис. 2.3.1.6

При нажатии на пункт «Вставка функций в формулах» появится окно:

Рис. 2.3.1.7

При нажатии на пункт «Вставка параметров в формулах» появится окно:

Рис. 2.3.1.8

Последнее окно формируется автоматически по файлу параметров.

Третий файл — файл конструктивных особенностей (расширение «*.con»):

Рис. 2.3.1.9

Если нажать пункт меню «Особенности Shift+Ctrl+J», то появится окно:

Рис. 2.3.1.10

При раскрытии списка в колонке «Значение» получим окно:

Рис. 2.3.1.11

где можно выбрать нужную константу («0.017453…») или ввести ответы «Да», «Нет» или своё число.

Последний из файлов нужно создавать только если этого требует конкретная задача. В файле параметров («*.mnu») в верхней строке третья цифра должна быть «1».

Для выполнения расчётов нужен ещё один файл — файл библиотеки. В большинстве задач он может быть создан автоматически нажатием пункта «Автозаполнение F10».

О пунктах «Автозаполнение F10» и «Компиляция Shift+F9» будет сказано позднее.

2.4. Меню «Задача».

Рис. 2.4.1

Пункт «Новая задача F4» создаёт вкладку с именем «Задача» и дальше идёт номер задачи. Все вкладки («Таблицы», «Графики» и «Файлы») с результатами вычислений по этой задачи получают этот же номер, например «Таблица 1-1», «График 1-1» или «Файл 1‑1».

После пометки пунктов «Проект F7», или «Тема F6» или «Данные F5» можно открыть файлы соответственно проектов или параметров или данных.

После загрузки файлов можно нажать на пункт «Старт… Ctrl+C». Программа проверяет правильность конфигурирования задачи и при положительном результате появится окно:

Рис. 2.4.2

После подтверждения пользователем нажатием на кнопку «Ok», задачи начнёт выполняться. Для прерывания задачи следует также ввести «Ctrl+C».

Пункт «Пересчёт F9» выполняет вычисление выделенного параметра по текущей формуле.

Подменю «Архив» содержит типы файлов, которые можно вызвать для просмотра:

Рис. 2.4.3

Как уже говорилось выше, для задания нужного типа файла его нужно сначала пометить, а уже потом загружать.

2.5. Меню «Опции».

Рис. 2.5.1

2.5.1. Пункт «Параметры…».

При вызове этого пункта появится диалоговое окно:

Рис. 2.5.1.1

2.5.1.1. Вкладка «Директории».

Информация по всем параметрам содержится в файле конфигурации «DMan.cfg».

При установке программы на компьютер этот файл первоначально отсутствует. При первой загрузке программы появится сообщение:

Рис. 2.5.1.1.1

После нажатия на «ОК» создаётся файл «DMan.cfg», где поля директорий будут заполнены именем папки, куда инсталлирована программа. Для сохранения этого файла надо в меню «Опции» пометить пункт «Конфигурация Ctrl+R» и после этого сохранить этот файл нажатием на кнопку «Сохранить файл конфигурации [F2]».

Можно создать несколько файлов конфигурации с произвольными именами (но с расширением «*.cfg») с другими параметрами и вызывать их мере необходимости.

Справа от каждого окна имеется кнопка поиска , которая позволяет с помощью списка папок найти нужную в текущей директории:

Рис. 2.5.1.1.2

Если папки задавать вручную и допустить ошибку, то после нажатия на кнопку «ОК» появится диалоговое окно:

Рис. 2.5.1.1.3

2.5.1.2. Вкладка «Данные».

Рис. 2.5.1.2.1

2.5.1.3. Вкладка «Графики».

Рис. 2.5.1.3.1

При выполнении задачи «Построение графика» сначала строится «эскизный» график небольшого размера. При необходимости улучшить качество графика (увеличить размеры, частоту сетки, толщину линий, частоту сплайнов и т. д.) нужно вызвать эту вкладку и произвести в ней нужные изменения. После этого снова запустить задачу построения графика.

2.5.1.4. Вкладка «Интегрирование».

Рис. 2.5.1.4.1

Здесь комментарии излишни.

2.5.1.5. Вкладка «Оптимизация».

Рис. 2.5.1.5.1

Любой из параметров задачи, имеющий формулы, можно назначить целевой функцией, а параметры, входящие в выражение — оптимизируемыми параметрами. Поиск ведётся по методу Нелдера-Мида многомерным симплексом. Кол-во оптимизируемых параметров в программе не ограничено.

2.5.1.6. Вкладка «Экстремум».

Рис. 2.5.1.6.1

2.5.2. Пункт «Регистрация».

Эта операция не является обязательной, но позволяет вызывать задачу одним кликом на файл данных в папке или на рабочем столе. Файлы проектов, параметров и данных загружаются автоматически (если данные не созданы в проекте, то проект не загружается).

Если данные созданы в проекте, то при вызове файла данных из папки или с рабочего стола, появляется сообщение:

Рис. 2.5.2.1

При нажатии на ПКМ появится падающее меню:

Рис. 2.5.2.2

После выбора нужной темы (тем) она (они) будет автоматически загружены.

Если файл данных не является БД проекта, то задача загружается сразу без вывода диалоговых окон (далее «ДО»).

То же самое происходит и при вызове архивных файлов — графика («.gpc»), таблицы («.tbl»), протокола оптимизации («.opt»), протокола поиска экстремума («.ext») и схемы («.shm»).

3. Падающие меню.

3.1. Вкладка «Задача».

Рис. 3.1.1

3.2. Вкладка «Редактор».

Рис. 3.2.1

3.3. Вкладки «Таблица», «График», «Файл», «Оптимизация». «Экстремум», «Интеграл», «Корни».

Рис. 3.3.1

3.4. Схема, чертеж.

Рис. 3.4.1

«Открыть…» — загрузить схему из архива.

«Сохранить как…» — записать схему или чертёж в архив или создать чертёж в формате «DWG».

«Увеличить» — увеличить масштаб рисунка.

«Уменьшить» — уменьшить масштаб рисунка.

«Удалить окно» — закрыть окно.

4. Подготовка к работе.

Для работы программы необходимо загрузить два обязательных файла: файл параметров (расширение «*.mnu») и файл данных (расширение «*.d00» — «*.d99»), а в некоторых случаях и вспомогательный файл конструктивных особенностей (расширение «*.con»). Все три файла могут быть подготовлены в самой программе «DM» или в любом текстовом редакторе, включая «Блокнот».

При загрузке файла параметров автоматически загружается динамическая библиотека (расширение «*.dll»). Файл динамической библиотеки может быть создан автоматически по файлу параметров (расширение «*.mnu») и файлу формул (расширение «*.fml») с последующей компиляцией программой, входящей в состав программы «DM».

Примечание: перед компиляцией, вкладка «Задача» с темой, использующей эту библиотеку, должна быть удалена.

Порядок действий следующий:

1.      Загрузить программу «DM»:

Рис. 4.1

2.      Создание новой задачи (клавиша «F4»):

Рис. 4.2

3.    Загрузка файла параметров (темы) (клавиши «F6» и «F3»):

Рис. 4.3

4.    Загрузка файла данных (клавиши «F5» и «F3»):

Рис. 4.4

Теперь программа готова к работе.

5. Работа в автоматическом режиме.

На рис. 3.4 параметры №01 и №07 уже имеют типы для работы в программном режиме, но для работы в автоматическом режиме это не имеет значения.

Для вычисления какого-либо параметра, имеющего формулы, необходимо выбрать нужную формулу. Для этого нужно подвести указатель мыши к этому параметру, например к №07 (появится подсказка):

Рис. 5.1

Пока подсказка на экране покрутите колёсико мыши на один щелчок. Подсказка изменится:

Рис. 5.2

При вращении колёсика мыши в одну сторону номер формулы увеличивается, в другую — уменьшается. При достижении последнего номера формулы, она переключается на первый номер. Теперь номер формулы с 1 изменён на 2.

Изменить формулу можно и по другому. Щелкните на параметр. Появится диалоговое окно:

Рис. 5.3

Измените номер на 2:

Рис. 5.4

Нажмите на кнопку «ОК» или клавишу «Enter». Если нажать на кнопку «Cancel» или клавишу «Esc», то номер формулы останется прежним (каким был до изменения).

И в формуле №1 и в №2 есть функция «Con(1)». Это значение из файла конструктивных особенностей, а именно коэффициент перевода радиан а градусы (т. к. функции «sin» и «cos» должны иметь аргумент в радианах). Теперь введём этот коэффициент. Для этого нажмём на кнопку «Особенности [Shift+Ctrl+J]. Появится диалоговое окно:

Рис. 5.5

Если раскрыть список в графе «Значение», где слово «Да», то появится возможность выбора:

Рис. 5.6

Выберем в графе «Значение» число «0.01745329252»:

Рис. 5.7

Теперь нажмём на кнопку «Выход».

Перевод радиан в градусы можно было бы решить и вводом отдельного параметра с этим коэффициентом, но задача была показать, как пользоваться механизмом конструктивных особенностей.

Если список параметров большой и требуется быстрый переход с одного параметра на другой, то можно воспользоваться механизмом закладок:

1.      клавиши «Ctrl+Shift+цифра» — установить закладку;

2.      клавиши «Ctrl+ цифра» — перейти на закладку.

Цифра — от «0» до «9».

Кроме того имеется поиск параметра по шифру параметра — нажать на панели инструментов кнопку «Поиск параметра».

Осталось ввести три значения (номинальное, минимальное и максимальное) для первого параметра, который используется в формуле и нажать на клавишу «F9»:

Рис. 5.8

Нам осталось сохранить файл данных для повторного использования (клавиша «F2»). Изменённые конструктивные особенности также сохраняются в файле данных, поэтому в следующий раз их задавать не надо.

Работа с массивами в этом режиме будет рассмотрена в п. 19.

6. Работа в программном режиме.

6.1. Общий обзор.

Введём в графе «Тип» для параметра №01 шаг цикла «5», в графе «Мин.» — «0» а в графе «Макс.» — «360». У параметра №07 поменяем тип на «Грф» (построение графика):

Рис. 6.1.1

Запустим программу, нажав клавиши «Ctrl+C». Появится «ДО»:

Рис. 6.1.2

Нажимаем на кнопку «ОК» и получаем график:

Рис. 6.1.3

Получили график для заданной функции «cos» в диапазоне от «0» до «360» с шагом «15°». Нажмём на ПКМ:

Рис. 6.1.3

Выбираем пункт «Сохранить как… F12» и записываем график с расширением «*.gpc».

Для того, чтобы вызвать этот график позже, надо в меню «Задача» и подменю «Архив» пометить пункт «Графики»:

Рис. 6.1.4

И затем открыть нужный файл клавишей «F3». На новой вкладке появится записанный график:

Рис. 6.1.5

Когда загружается график из архива, вкладка имеет имя с «0» и в графе «Статус вычислений» — «Архив».

6.2. Диалоговые окна («ДО»).

6.2.1. Окно «Статус задачи».

Рис. 6.2.1.1

Показывается вид режима и кол-во параметров, задающих этот режим.

Прежде чем нажимать на кнопку «ОК», проверьте правильность задания режима. Для прерывания команды нажмите «Esc».

6.2.2. Окно «Значение параметра».

Рис. 6.2.2.1

В этом окне вычисляются значения параметров в автоматическом режиме. Для программного режима оно позволяет изменить номер формулы. При нажатии на кнопку «ОК» этот номер формулы становится текущей для данной темы; при нажатии на кнопку «Cancel» возвращается предыдущий номер формулы.

6.2.3. Окно «Очерёдность циклов».

Рис. 6.2.3.1

Когда задано несколько циклов, то они выстраиваются по номерам параметров. Иногда возникает необходимость изменить порядок изменения переменных цикла.

Для изменения порядка надо изменять цифру в окошке «Очерёдность» и нажимать на кнопку «Определить». Проверить изменённый порядок можно меняя номер цикла в окошке «Цикл N». После изменения надо нажать на кнопку «Выход».

6.2.4. Окно «Задание функций для системы дифф. уравнений».

Рис. 6.2.4.1

6.2.5. Окно «Ввод пароля».

Рис. 6.2.5.1

При сохранении данных предусмотрена возможность предохранения данных от несанкционированного доступа других лиц к данным пользователя. Для этого требуется ввести пароль, состоящий из любых букв и цифр. Для отказа от пароля при записи данных нажмите «Enter». Для смены пароля нажмите кнопку «Сменить», появится запрос:

Рис. 6.2.5.2

Введите старый пароль и нажмите кнопку «ОК». Если пароль не был установлен, нажмите на «ОК».

Рис. 6.2.5.3

Введите новый пароль и нажмите «ОК». Для отказа от пароля нажмите без ввода на «ОК».

6.2.6. Окно «Скорость».

Рис. 6.2.6.3

 

6.3. Режим «Таблица».

В программном режиме выводит расчётные значения в таблицу.

Для инициации этого режима надо задать шаг цикла, минимальное и максимальное значения и у расчётных параметров установить тип «Табл» и выбрать нужную формулу:

Рис. 6.3.1

Запускаем программу клавишами «Ctrl+C». Выводится окно статуса:

Рис. 6.3.2

Подтверждаем нажатием кнопки «ОК». появляется диалоговое окно порядка вывода параметров (поскольку их два):

Рис. 6.3.3

По умолчанию порядок соответствует номерам параметров в таблице, но его можно изменить в этом окне. Допустим, что изменений не требуется, тогда нажимаем на кнопку «Выход». Появляется требуемая таблица:

Рис. 6.3.4

Если нажать ПКМ, то в появившемся падающем меню будет пункт «Сохранить как… F12» и таблицу можно будет сохранить в файле формата «Design Manager» (расширение «.tbl», который можно открыть в программе «DM» или с помощью быстрого вызова, кликнув ЛКМ файл в браузере или на рабочем столе — см. п. 11.3) или в текстовом файле с табуляцией (расширение «.txt»), которые можно открыть в любом текстовом редакторе или в «Excel»:

Рис. 6.3.5

6.4. Режим «График».

Этот программный режим выводит результаты вычислений в виде графиков. В предыдущей задаче поменяем тип параметров для вычислений на «Грф»:

Рис. 6.4.1

Нажимаем на клавиши «Ctrl+C». Выводится статус вычислений:

Рис. 6.4.2

Также, как и для таблиц, появляется диалоговое окно «Очерёдность графиков»:

Рис. 6.4.3

Не меняя очерёдности, нажимаем на кнопку «Выход». Получаем графики:

Рис. 6.4.4

При наведении перекрестия мыши на точки графика в статусной строке появляется информация о координатах графика:

Рис. 6.4.5

где «Y2» — номер графика, «C44» — номер сплайна, а цифры — координаты по осям «X» и «Y2».

При наведении курсора мыши на маркер графика:

Рис. 6.4.6

где «М22» — номер маркера графика «Y2».

Каждый из графиков масштабируется для заполнения всего пространства и если масштабы разные, то выводятся дополнительные оси «Y». График можно записать в архив (см. п. 5.1). Масштаб можно увеличить:

Рис. 6.4.6

Кроме того, в окне «Параметры» на вкладке «Графики» можно задать размеры графика в пикселях в масштабе «100%» (см. Рис. 2.5.1.6.1). Например, задав вместо размера «400×200» размер «400×400», получим:

Рис. 6.4.7

6.5. Режим «Файл».

Этот программный режим задаётся для вывода результатов вычислений сначала в виде таблице, а затем записи в файл. Возьмём ту же задачу и изменим тип параметров на «Файл»:

Рис. 6.5.1

После нажатия на «Ctrl+C», получим:

Рис. 6.5.2

При подтверждении появится диалоговое окно с очерёдностью параметров, после выхода из которого, получим:

Рис. 6.5.3

Отличительная особенность этого режима в том, что параметры вычисляются не по столбцам (как в режиме «Таблица») а сразу для всех параметров. Если параметров много, то время вывода сокращается (если два параметра, то в 2 раза, если три параметра, то в 3 раза и т. д.). При нажатии на ПКМ появляется падающее меню из которого результаты можно записать в текстовый файл с расширением «*.txt» с разделением записей табуляцией и затем открыть его в любом текстовом редакторе и в «Excel».

6.6. Режим «Оптимизация».

Этот программный режим предназначен для поиска минимума или максимума целевой функции путём изменения многомерного симплекса из оптимизируемых параметров по методике «Нелдера-Мида».

Настроим задачу. Для этого установим для параметра №11 тип «Фун». Выберем формулу №1. В ней используются три переменных: «X1», «X2» и «X3». Установим у этих параметров тип «Опт» и зададим границы изменения от «-10» до «10»:

Рис. 6.6.1

Запускаем задачу на выполнение (клавиши «Ctrl+C»). Появится статусное окно:

Рис. 6.6.2

После подтверждения получим:

Рис. 6.6.3

В таблицу выводятся только шаги, при которых текущее значение (5-ый раздел в статусной строке) меньше достигнутого минимума (6-ой раздел).

Для выполнения поиска максимума целевой функции надо на вкладке «Оптимизация» в разделе «Параметры» изменить направление поиска.

Оптимизация заканчивается, когда достигается значение целевой функции «Fmin» меньше установленной точности (по умолчанию «1E-8») на вкладке «Оптимизация» в диалоговом окне «Параметры».

Для поиска глобального минимума, а не локального, надо эту задачу запускать несколько раз и если каждый раз оптимизируемые параметры будут теми же, значит глобальный минимум найден.

Если перейти на вкладку «Задача 1», то найденные оптимальные параметры выводятся в графе «Ном.» таблицы, а полное значение можно увидеть, подведя курсор мыши:

Рис. 6.6.4

Если изменить точность с «1E-8» на «1E-12», получим следующий результат:

Рис. 6.6.5

Точные теоретические значения оптимальных параметров для этой целевой функции — «1», «2» и «3».

Для поиска глобального минимума, а не локального, надо эту задачу запускать несколько раз с разными начальными номинальными значениями и если каждый раз оптимизируемые параметры будут теми же, значит глобальный минимум найден.

Режим «Оптимизация» может быть использован в качестве метода нахождения корней уравнения. В качестве примера возьмём задачу расчёта свободно опёртой пластины под действием распределённой нагрузки [2]:

Рис. 6.6.6

Как видно из подсказки, целевая функция содержит степенные и гиперболические тригонометрические функции. После запуска программы оптимизации, пропуская уже известные шаги, получим:

Рис. 6.6.7

Перейдя на вкладку «Задача-1» и пересчитав последний параметр (№14), получим:

Рис. 6.6.8

Минимальные и максимальные значения прогиба для крайних значений величины «u» не корректны, так как их нужно определять отдельно. Данный пример только для демонстрации режима оптимизации.

Красные цифры показывают значения параметров, вышедших за пределы допусков.

6.7. Режим «Поиск экстремума».

Этот программный режим предназначен для поиска минимума или максимума путём простого перебора изменяемый в цикле параметров. Для задания этого режима следует в графе «Тип» изменяемых параметрах задать шаг цикла (могут быть разными) и пределы изменения в графах «Мин.» и «Макс.», а у вычисляемого параметра задать тип «Мин» или «Макс»:

Рис. 6.7.1

Запускаем программу клавишами «»Ctrl+C». Появится статусное окно:

Рис. 6.7.2

После подтверждения появится окно очерёдности циклов:

Рис. 6.7.3

После задания и выхода из этого окна начнётся процесс поиска, который продолжается до завершения последнего цикла:

Рис. 6.7.4

Если вернуться на вкладку «Задача-1», то у изменяемых параметров номинальные значения будут равны искомым величинам, а у вычисляемого параметра — минимальному значению при значениях этих параметров.

Рис. 6.7.5

Поиск максимума принципиально ничем не отличается от приведённого.

Примечание: кол-во вычислений параметра равняется произведению кол-ва циклов по каждому из параметров, т. е. из Рис. 5.6.5 следует, что общее кол-во вычислений будет равняться 21×21×21 = 9261.

6.8. Режим «Корни».

Этот режим предназначен для определения корней уравнения.

Имеются два вида уравнений: многочлены степени «n» и произвольные уравнения, содержащие любые математические функции.

Для нахождения корней уравнений использована программа по методу Мюллера, опубликованная в [1]. Программа была переведена с языка «Алгол» на «Delphi» и была исправлена одна ошибка.

Как и все выражения для темы, уравнения записываются в файле формул (расширение *.fml).

6.8.1. Многочлены.

Для того, чтобы найти все корни многочлена, включая и комплексные, многочлен должен отвечать следующим требованиям:

1.      Коэффициенты перед степенями не должны содержать имён параметров или функций. Коэффициент может быть целым, десятичной дробью (с десятичной точкой) или числом с плавающей запятой. Коэффициент может отсутствовать (тогда он принимается равным «1»).

2.      Функция степени может быть только «Power» или «IntPower».

3.      Неизвестные должны быть одинаковыми для всех членов.

4.      Показатель степени должен быть целым числом.

5.      Показатели степени должны понижаться.

Кол-во корней равно первому (наибольшему показателю).

Некоторые члены степени (включая и первую), а также свободный член, могут отсутствовать.

Пример уравнения:

«F = — 1.23*Power(X1,6) + 45.023*IntPower(X1,3) + 7*Power(X1,2) — 9.765*X1 + 8.5E‑2».

Здесь «X1» — неизвестная для данного уравнения.

В примере пропущены степени «5» и «4».

Для задания программного режима «Корни» необходимо установить для параметра с неизвестной тип «Кор», ввести три приближённых корня в графы «Ном.», «Мин.» и «Макс.», а для параметра с уравнением ввести тип «Урав»:

Рис. 6.8.1.1

Примечание: значение в графе «Ном.» для неизвестной должно находиться между минимальным и максимальным значениями и не должно быть равным «0».

После запуска программы, получим:

Рис. 6.8.1.2

Результаты можно сохранить в виде текстового файла с разделителем «;» (нажать ПКМ) и импортировать в «Excel»:

Рис. 6.8.1.3

Рис. 6.8.1.4

В меню «Параметры» имеется вкладка «Корни», где есть опции для этого режима:

Рис. 6.8.1.5

1.      «Приближённое кол-во корней для не многочленов» (по умолчанию — «1»). Для уравнений, содержащих нестепенные функции (тригонометрические и другие) должно быть «1»; для уравнений, содержащих степенные функции, но с коэффициентами, включающими другие функции, т. е. не являющихся «чистыми» многочленами (см. выше) — следует задавать по показателю наибольшей степени.

2.      «Максимальное число итераций» (по умолчанию — «1000») — задаётся ограничение в шагах для процесса поиска корней;

3.      «Погрешность «ep1»», «Погрешность «ep2»» и «Машинная точность «ep3»» (по умолчанию — «1E‑14») — управляют процессом поиска. Иногда необходимо уменьшить погрешность для удачного поиска. Для варианта программы «DM (x64)» эти необходимо уменьшить до значения «1E‑12» и даже ниже;

4.      «Печатать каждую итерацию каждого корня «sw1»» (по умолчанию отключено) — выводит промежуточные значения процесса;

5.      «Печатать значение каждого корня сразу после его нахождения «sw2»» (установлен по умолчанию) — наиболее краткий вывод решения;

6.      «В число корней включить комплексное сопряжённое каждого корня «sw3»» (по умолчанию отключено) — добавляет в решение комплексные сопряжённые корни;

7.      «Искать только вещественные корни «swr»» (по умолчанию отключено). Если вещественных корней нет, то выводятся промежуточные (неверные) результаты, что показывает число итераций — оно будет равно максимальному установленному в параметрах.

6.8.2. Уравнения общего вида.

Если выражение для многочлена не соответствует указанным выше требованиям, то будет осуществляться поиск вещественных корней.

Поиск начинается с приближённых корней, поэтому к заданию приближённых значений корней для этого вида уравнений надо отнестись внимательно. Если в выражении есть корень квадратный, то все три приближённых корня должны быть положительны; если в выражении есть арксинус, то минимальное и максимальное значения приближённых корней должны находиться в пределах от «—1» до «1»; если в выражении есть деление на эти значения, то ни одно из трёх приближенных корней не должны равняться «0». В случае нарушения этого правила корни не будут найдены, а значение номинального параметра, которое задано как «Корень» будет «NAN» (не определено). Если количество корней в «Параметрах» (см. п. 1) задано больше существующего, то несуществующие корни в протоколе также будут помечены как «NAN».

6.9. Режим «Интеграл».

Этот режим предназначен для вычисления определённого интеграла.

Была использована программа по методу Симпсона, опубликованная в [1], и переведённая с языка «Алгол» на язык «Delphi».

Рассмотрим работу на следующем примере.

В меню «Редактор» пометим пункт «Параметры Ctrl+G». Вызовем в том же меню пункт «Новый редактор Shift+F4». В появившемся браузере введём имя файла (например, «_3_7» (расширение будет «mnu»). Введём следующие строки:

Рис. 6.9.1

Сохраним файл, нажав на «F2».

Повторим предыдущие команды, пометив пункт «Формулы Ctrl+A». Введём то же имя «_3_7», но расширение у файла будет уже «fml». Введём следующие строки:

Рис. 6.9.2

Дифференциал переменной «dx» в формулу не добавляется.

Сохраним файл, нажав на «F2».

В том же меню «Редактор» пометим пункт «Библиотека Ctrl+,» и также как ранее вызовем новое окно редактора с именем файла «_3_7» (расширение будет «pas»).

Запустим «Автозаполнение F10». Получим автоматически сформированный файл библиотеки:

Рис. 6.9.3

Примечание: перед компиляцией, вкладка «Задача» с темой, использующей эту библиотеку, должна быть удалена.

Откомпилируем его, нажав клавиши «Shift+F9». Если формулы введены правильно то появится сообщение, что «Библиотека скомпилирована!».

Выражение №8 при значении переменной = «1» имеет неопределённость — деление на ноль, а выражение №9 имеет неопределённость при двух значениях переменной: «0» и «1». Их нужно обойти. Для этого в текст библиотеки нужно ввести добавление.

Имеется:

Рис. 6.9.4

Должно быть:

Рис. 6.9.5

Примечание: перед компиляцией, вкладка «Задача» с темой, использующей эту библиотеку, должна быть удалена.

Компилируем. Если при исправлении не были внесены ошибки, то библиотека будет скомпилирована.

Для всех приведённых интегралов известны теоретические значения при следующих начальных и конечных значения переменной (пределах интегрирования):

Табл. 6.9.1

Номер
функции

Выражение
интеграла

Начальное
значение
переменной

Конечное
значение
переменной

Значение
интеграла (при заданной погрешности 1E‑6)

1

sin(x)

0

1,57079632679489662

1,00000000397810016

2

exp(-sqr(x))

0

1

0,746824133773779013

3

sin(3*x/2)+1/2

0

3,14159265358979324

2,23746299611363006

4

2*x+3/sqrt(x)

1

4

21,0000001084152516

5

2/x

1

2,71828182845904524

2,00000001808192021

6

power(2*x-1, 6)

0

1

0,142857146317994245

7

sqrt(4)

1

4

6

8

x/power(abs(sqr(x)‑1),1/3)

0

3

3,75000004840069593

9

1/ln(x)

0

2

1,04516409219439884

Всё готово для работы. Создаём задачу, нажав клавишу «F4» и загружаем тему «_3_7.mnu»:

Рис. 6.9.6

В графе «Тип» для 1-го параметра устанавливаем «Диап» (диапазон), а для второго — «Инт» (интеграл); устанавливаем для 1-го параметра минимальное и максимальное значения (начальное и конечное значения) соответственно «0» и «1,57079632679489662» (от 0 до p/2). Пределы интегрирования можно копировать через буфер «Windows» из таблицы «Табл. 5.8.1» с помощью клавиш «Ctrl+V»:

Рис. 6.9.7

Показываются значения в заданном в файле параметров формате (6 цифр после десятичной точки).

Выбираем у второго параметра формулу №1 («sin(x)»):

Рис. 6.9.8

Запускаем программу клавишами «Ctrl+C». Появляется статус задачи:

Рис. 5.9.9

После нажатия на «ОК» получаем:

Рис. 6.9.10

Изменим в пункте «Параметры» на вкладке «Интеграл» погрешность с «1E-06» на «1E‑16» и повторим вычисление:

Рис. 6.9.11

Получено точное, аналитическое значение интеграла.

То же можно повторить для остальных 8-ми интегралов (не забывайте менять начальные и конечные значения переменной).

6.10. Режим «Решение систем дифференциальных уравнений».

Этот программный режим позволяет находить решение систем дифференциальных уравнений любого порядка и выводить значения дифференциалов и производных любого порядка в таблицы, графики и файлы.

Для примера рассмотрим задачу с системой уравнений 4-го порядка с простыми уравнениями правых частей (задача симулирует движение объекта по орбите):

Рис. 6.10.1

Обратите внимание, что обязательно задаются начальные условия для дифференциалов и границы их изменения, т. к. в программе «DM» решаются дифф. уравнения с ограничениями. Если границы не задать, задача не будет решена. Для переменной «T» следует задать шаг вывода в графе «Тип» и предел в графе «Макс.».

Файл параметров для этой задачи:

Рис. 6.10.2

Файл формул:

Рис. 6.10.3

Так как для вывода значений в таблицы, графики и файлы необходима хотя бы одна формула, то в первых четырёх строках указывается простое присвоение.

Когда оба этих файла готовы, то можно произвести «Автозаполнение F10» и «Компиляцию Shift+F9» полученного библиотечного файла.

Перед запуском надо проверить относительную и абсолютную точность в параметрах (меню «Опции». При слишком большой относительной точности («1E-12» и точнее) может появиться сообщение о слишком большой точности. Оптимальные значения: «1E-9» — «1E-11». Абсолютная может остаться равной «0».

При запуске программы (клавиши «Ctrl+C») получим окно:

Рис. 6.10.4

После подтверждения появится окно для выбора очерёдности вывода параметров в таблицу:

Рис. 6.10.5

После выхода из этого окна появится следующее окно:

Рис. 6.10.6

В нём для каждого из параметра с уравнением правой части надо указать параметр с дифференциалом. Когда все параметры будут определены (нажатием на кнопку «Определить»), кнопка «Выход» станет доступной.

Результаты вычислений с выводом в таблицу будут выглядеть так:

Рис. 6.10.7

Если поменять вывод в таблицу на вывод в график в графе «Тип», а также изменить шаг на «0,5» для первого параметра и проделать те же операции, то получим:

Рис. 6.10.8

Если поменять на вывод в файл в графе «Тип» и проделать те же операции, то получим:

Рис. 6.10.9

 

7. Работа с проектами.

Ранее (см. п. 1.2.7) уже было показано как создать новый проект. Для вызова проекта надо нажать клавишу «F7», затем «F3» и в браузере найти файл проекта (расширение «*.prj»).

Теперь покажем как работать с проектами.

В качестве примера рассмотрим математическую задачу вычисления правильных многоугольников и многогранников.

Создадим следующие файлы параметров.

Для многоугольников:

Рис. 7.1

Для многогранников:

Рис. 7.2

Далее создадим файлы формул.

Для многоугольников:

Рис. 7.3

Для многогранников:

Рис. 7.4

Теперь создадим сводную тему, где будут собираться данные со всех 4 тем.

Файл параметров:

Рис. 7.5

Обратите внимание на цифры под наименованием параметров. В них чередуются ссылки на разные темы и номера одинаковых тем меняются с «1» на «2».

Размерность выбрана в относительных единицах («12»).

Файл формул:

Рис. 7.6

Для каждой темы необходимо создать динамическую библиотеку (см. п. 8.1). В рабочей папке появятся файлы «_3_10.dll», «_3_11.dll» и «_3_12.dll».

Теперь мы можем создать проект, который назовём «_3_10.prj», состоящий из одной темы «_3_10» и по две темы из «_3_11» и «_3_12». Всего получится 5 записей (см. Рис. 1.2.7.4).

Затем создаём вкладку «Задача» клавишей «F4». Открываем только то созданный проект «_3_10.prj». Он будет автоматически инициирован для вызова тем. Выбираем в списке «Выбор темы» тему «_3_10-1». Только для одной из тем создаём файл данных, для чего нажимаем последовательно клавиши «F5» и «F2». Задаём имя, например «Данные для проекта _3_10».

Повторяем эту процедуру четыре раза для тем «_3_11-1», «_3_11-2», «_3_12-1», и «_3_12-2». Вместо создания файла данных открываем уже созданный.

Для последнего получится такая картина:

Рис. 7.7

В разделе «Тема» статусной строки цифра в круглых скобках показывает номер темы.

В каждой из четырёх вкладок с расчётами вводим для показа разные цифры длин рёбер для тем «_3_12-1» и «_3_12-2» и разное количество сторон и длин сторон для тем «_3_11‑1» и «_3_11-2». Затем пересчитываем остальные параметры подведя указатель мыши и нажимая на клавишу «F9». Для темы «_3_12-2» для тела с 6-тью гранями (это формулы №2) получим такие результаты:

Рис. 7.8

Когда происходит работа с проектами, то программа автоматически обновляет те вкладки, где загружен этот файл данных, поэтому если перейти на вкладку «Задача-1», то цифры с вкладки «Задача-5» покажутся на вкладке «Задача-1».

Для темы «_3_12_1», например, задаём длину ребра «8» и вычисляем по формулам №3:

Рис. 7.9

Тоже самое делаем для двух других вкладок с темами «_3_11-1» и «_3_11-2».

Переходим на вкладку с темой «_3_10-1»:

Рис. 7.10

Мы увидим, что рассчитанные в других вкладках цифры отразились в этой общей таблице. Теперь нам осталось рассчитать суммарные цифры в трёх последних параметрах:

Рис. 7.11

Сохраняем эти результаты в том же файле.

При изменении общих данных в теме «_3_10» (например «N1 Кол-во сторон многоугольника (тема _3_11 №1)») в этих темах данные тоже будут меняться (только на экране, но не в БД), в чём можно убедиться, переключившись на эту вкладку. Это сделано специально, чтобы случайно не испортить БД. Для того, чтобы это изменение сохранилось в БД, необходимо сохранить данные в этой теме, при этом сохраняться данные во всех темах.

Мы видим, что не привлекая другие программы можно сделать любую задачу в один сеанс.

8. Работа с динамическими библиотеками.

8.1. Создание библиотеки.

Для создания библиотеки необходимо наличие 2 файлов: файла параметров (расширение *.mnu) и файла формул (расширение *.fml).

Отметьте пункт «Библиотека Ctrl+,» в меню «Редактор» и нажмите пункт «Новый редактор Shift+F4» в том же меню. В появившемся браузере введите имя файла, которое состоит из класса задачи и темы, разделённое символом «_» (например «_1_1»). Расширение «*.pas» добавляется автоматически. В имени нельзя использовать «-» (тире).

Появится сообщение, что создаётся новый файл.

Вызовете пункт «Автозаполнение F10» из меню «Редактор». Появится текст библиотеки, автоматически созданный по указанным выше файлам.

При автозаполнении используются общие для всех библиотек программы «DM» строки из файлов «LibBegin.add» и «LibEnd.add». В принципе эти текстовые файлы также можно изменить для своих нужд, но правильность работы библиотеки в этом случае разработчиком программы «DM» не гарантируется.

Программа проверяет количество левых и правых скобок в формулах. При несоответствии выдаётся следующее сообщение:

Рис. 8.1.1

Исправить можно не выходя из сеанса. Для этого пометьте пункт «Формулы Ctrl+A» в меню «Редактор» и вызовете файл с формулами, нажав «Новый редактор Shift+F4» в том же меню. После исправления ошибки необходимо сохранить файл. После этого вернитесь на вкладку с библиотекой и повторите автозаполнение.

Примечание: перед компиляцией, вкладка «Задача» с темой, использующей эту библиотеку, должна быть удалена.

Откомпилируйте эту библиотеку, нажав на пункт «Компиляция» в том же меню. Если формулы не содержат других ошибок, то появится диалоговое окно:

Рис. 8.1.2

При наличии ошибок в формулах появится другое окно:

Рис. 8.1.3

Если вывести на экран, то появится другое окно:

Рис. 8.1.4

Указанные в круглых скобках номер — номер строки в редакторе подсказку в статусной строке: «Текущая строка». После исправления ошибки сохраните файл с формулами и снова скомпилируйте библиотеку. Для выхода из этого окна введите «exit».

Примечания:

1.        Если до компиляции открыта вкладка с темой, для которой исправляется библиотека, то надо закрыть эту вкладку, а после компиляции снова её вызвать. Дело в том, что пока тема открыта, динамическая библиотека находится в оперативной памяти и при простой перезагрузке темы (без её закрытия) библиотека не перезагрузится. А после закрытия вкладки библиотека выгружается из оперативной памяти, освобождая место для уточнённой версии.

2.        Поскольку обычно у дисков компьютера установлена опция «Отложенная запись», то возможна ситуация, когда компилятор показывает, что есть ошибки, а в окне компилятора ошибок не отмечено. В этом случае следует ещё раз откомпилировать библиотеку и тогда ошибок не будет.

8.2. Редактирование файла библиотеки.

Перед редактированием файла библиотеки, тема, которая её использует должна быть выгружена, т. е. вкладка с задачей должна быть удалена (клавиши «Ctrl+F4»).

Выше было описано, как создавать файл библиотеки с помощью простой процедуры автозаполнения. Во многих случаях этого оказывается достаточным. Но если необходимо ввести в библиотеку свои функции или процедуры или вставить циклы для суммирования, то надо редактировать уже серьёзно. Можно добавлять дополнительные модули «unit» в заголовок библиотеки, добавлять компоненты «VCL» и т. д., но в этом случае ответственность за работоспособность библиотеки ложится на пользователя.

Длинные формулы можно переносить на новую строку после арифметических действий («+», «—», «*» и «/») и запятой в параметрах функций и процедур.

При сохранении файла сначала на диске создаётся предыдущая резервная версия с добавлением в расширение символа «~» («~.pas»), а потом новая.

9. Работа с файлом параметров.

Рис. 9.1

При редактировании файлов параметров, также как и других типов файлов можно копировать (клавишами «Ctrl+C» или «Ctrl+Ins»), вставлять (клавишами «Ctrl+V» или «Shift+Ins») и вырезать (клавишами «Shift+Del») строки и символы. Удобно пользоваться для этого мышью. Для этого надо выделить строки, затем мышью перенести в новое место текста (для копирования нажать на ЛКМ). В результате поменяется последовательность параметров, что отражено в нумерации названия и в последовательности цифр после названия. Для того чтобы быстро переназначить эти номера, можно воспользоваться пунктом главного меню и падающего меню «Обновить номера в параметрах Ctrl+Shift+G». При этом в проектах для параметров, где имеются ссылки на другие темы, входящих в проект, перенумерации естественно не происходит. Файл библиотеки должен быть обновлен и откомпилирован. Для этого воспользуйтесь командой «Автозаполнение F10» и «Компиляция Shift+F9». В файле данных также необходимо сделать изменения, чтобы у параметров сохранились прежние значения.

При сохранении файла сначала на диске создаётся предыдущая резервная версия с добавлением в расширение символа «~» («~.mnu»), а потом новая.

10. Работа с файлом формул.

В качестве примера рассмотрим следующий файл:

Рис. 10.1

В строках 07.1, 08.1, 09.1 и далее через 1 строку — обычные формулы, содержащие имена параметров из файла параметров, имена математических функций, круглые скобки и знаки арифметических действий. А, начиная с 09.2 и далее через 1 строку, идёт конструкция, которая позволяет производить пересчёт в автоматический режиме всех последующих параметров.

Рассмотрим строку «09.2»:

«Mmax = Mmax[Psi0[1],1]».

Программа сначала вычисляет параметр «Psi0» по формуле №1 (у этого параметра одна формула), а затем параметр «Mmax» тоже по формуле №1 (у этого параметра уже две формулы). Поэтому при вычислении параметра «Mmax» происходит вычисление сразу двух параметров. При вычислении последнего параметра происходит целая цепочка вычислений

При автозаполнении файла библиотеки данная строка переводится в следующую строку:

«P_PL4(8,1,9,1)»,

где процедура P_PL4 уже определена в библиотеке, а цифры 8 и 9 — номера параметров «Psi0» и «Mmax».

При добавлении или удалении строк из файла формул нельзя пользоваться прежним файлом данных — необходимо после загрузки в задачу файла темы пометить пункт меню «Данные F5» и сохранить данные «клавиша F2» (можно в файле с тем же именем).

После изменения порядка в файле параметров и его сохранения (см. п. 9) файл формул надо обновить командой меню «Обновить Ctrl+Shift+A». Тогда порядок следования формул будет соответствовать файлу параметров.

При сохранении файла сначала на диске создаётся предыдущая резервная версия с добавлением в расширение символа «~» («~.fml»), а потом новая.

11. Быстрый вызов.

11.1. Быстрый вызов задачи.

В случае, если выполнена регистрация программы «DM» (пункт «Регистрация» в меню «Опции»), задачи можно вызывать, щёлкнув на файл данных (или ярлык) в браузере или на рабочем столе (в том случае, если расширение файла данных от «*.d00» до «*.d09»). В этом случае программа «DM» запускается автоматически и не нужно открывать файл проекта, темы и данных. Если файл данных для задачи содержит проект, то появляется окно проектов из которого можно загрузить темы, заданные в проекте:

Рис. 11.1.1

При нажатии на ПКМ появится падающее меню:

Рис. 11.1.2

Можно снять все пометки и отметить только нужные темы, а можно нажать на кнопку «ОК» или клавишу «Enter» и загрузится весь проект:

Рис. 11.1.3

Примечание: перед быстрым вызовом рекомендуется проверить наличие библиотек для каждой входящей в проект темы и в случае отсутствия её — откомпилировать.

Если файл данных не содержит проекта, то без появления диалогового окна сразу загружается и данные и тема.

При быстром вызове, пункт «Данные F5» в меню «Задача» автоматически помечается для быстрого сохранения изменённых данных.

Пример: «Поиск экстремума».

11.2. Быстрый вызов графиков.

Аналогично предыдущему пункту вызываются графики, сохранённые в предыдущих сеансах работы. Если регистрация программы по каким-либо причинам не проводилась, то нужно в Windows сопоставить файлам с расширением «.gpc» программу «Design Manager». При клике файла с этим расширением загружается программа и появляется вкладка «График 0-1»:

Рис. 11.2.3

Также как и при загрузке архивного файла из программы (см. п. 6.1), при быстром вызове при наведении на маркер или сплайны графика, в статусной строке появляются значения по оси «X» и оси «Y».

11.3. Быстрый вызов таблиц.

Также как и графики (см. предыдущий пункт), можно вызвать таблицы (расширение «.tbl»):

Рис. 11.3.3

11.4. Быстрый вызов протоколов оптимизации.

Также как и таблицы (см. предыдущий пункт), можно вызвать протоколы оптимизации (расширение «.opt»):

Рис. 11.4.4

 

12. Интерактивное создание файла параметров.

Для упрощения создания файла параметров следуйте следующей инструкции. Для примера возьмём тему, показанную на Рис. 6.6.8.

1.      После вызова программы «Design Manager» создайте новую задачу, нажав на клавишу «F4», клавишу «F6» и клавиши «Ctrl+N»:

Рис. 12.1

В графах «Шифр Наименование параметра», «Разм.», «Ном.» и «Мин.» введите (измените) с помощью клавиатуры следующую информацию:

Рис. 12.2

Шифр параметра может содержать латинские и русские буквы, цифры, символы «±», «°», «.», «_», фигурные скобки и не должен содержать знаки арифметических операций («+», «-», «*» и «/»), круглых и квадратных скобок, запятых, а также пробелов (см. Рис. 20.3). Шифры не должны повторяться. Строчные и заглавные буквы воспринимаются как одинаковые.

В графе «Разм.» размерность выбирается из раскрывающегося списка. В графе «Ном.» вводится формат представления значений (для целых чисел вводится «0»). В графе «Мин.» вводится кол-во формул у данного параметра.

После заполнения нажмите на ПКМ. Появится падающее меню:

Рис. 12.3

Выберите пункт «Сохранить как… F12» и в появившемся браузере задайте имя файла по шаблону «_К_Т» («К» — номер класса, «Т» — номер темы). Будет создан файл с расширением «.mnu». Этот файл можно посмотреть в редакторе программы (тип файла уже выбран). Для этого нажмите клавиши «Shift+F4» и укажите этот файл:

Рис. 12.4

Для файла параметров в проекте необходимо доработать этот текст в редакторе, т. к. параметры из других тем здесь не появятся — их надо ввести вручную (см. п. 2.3.1.3).

Дальше можно приступить к созданию файла формул в редакторе программы с использованием палитры символов, палитры функций и палитры параметров (см. п. 2.3.1.5).

Не забудьте включить описание вновь созданной темы в список тем (файл «dm.lst») для того, чтобы была подсказка-расшифровка (см. п. 1.2.9.4).

Имеется возможность интерактивного создания файла параметров в несколько приёмов. Для этого после нажатия клавиш «F4», «F6» и «Ctrl+N» нажмите на клавишу «F3» и откройте незаконченный файл, созданный в предыдущем сеансе. Он появится в таблице. Продолжите создание файла и после сохраните его.

Для удаления строки из таблице нужно при нажатой клавише «Shift» нажать ЛКМ на номер нужной строки, а для вставки новой строки тоже самое, но при нажатой клавише «Ctrl». Для добавления в конец списка нескольких строк нажмите ЛКМ при нажатой клавише «Ctrl»на номер нижней (пустой) строки, для добавления одной строки её можно вписать в пустую строку.

13. Изменение размерности параметров.

Для увеличения возможностей программы «Design Manager» в неё введена возможность смены размерности при работе с задачей. Возьмём задачу, описанную в предыдущем пункте:

Рис. 13.1

У параметра №2 указана размерность «мм». Для изменения надо щёлкнуть ЛКМ на размерность нужного параметра:

Рис. 13.2

Раскрывающийся список является контекстным, т. е. для размерности длины появляются только соответствующие размерности.

Выберем новую размерность «см»:

Рис. 13.3

Обратите внимание, что номинальное, минимальное и максимальное значения в этой строке также изменились; изменились также шаг цикла и размерность в допуске. В подсказке для этой размерности выводится переводной коэффициент для справки (см. п. 1.2.9.3).

14. Решение систем линейных уравнений.

Рассмотрим работу блока решения СЛУ на следующем примере:

Рис. 14.1

В файле параметров нет ничего необычного, поэтому приведём только файл формул:

Рис. 14.2

Такие простые присвоения позволяют выводить эти параметры в таблицы, графики и т. д.

Для назначения режима «СЛУ» и задания коэффициентов надо для параметра «Nур Количество уравнений» задать число уравнений в графе «Ном» (в данном случае = 3), а в графе «Тип» установить тип «СЛУ»:

Рис. 14.3

Появится диалоговое окно «Задание СЛУ»:

Рис. 14.4

Поскольку количество уравнений задано, то это определяет кол-во коэффициентов при неизвестных (= Nур2), кол-во свободных членов (= Nур) и кол-во неизвестных (= Nур), поэтому можно воспользоваться опцией «Авто». Надо указать ЛКМ первый параметр для каждого типа («A», «B» или «X»), а остальные параметры отметятся автоматически:

Рис. 14.5

Рис. 14.6

Рис. 14.7

Если коэффициенты идут не подряд, то следует отмечать ЛКМ каждый из параметров.

При нажатии на ПКМ над параметром, который не нужен, он пропадает. При нажатии на цветные квадраты в нижней части окна, стираются все параметры данного цвета.

Осталось нажать на кнопку «ОК» или клавишу «Enter»:

Рис. 14.8

Режим «СЛУ» установлен.

Проверим его работу вычислением параметра «X01» (подвести курсор мыши и нажать клавишу «F9»):

Рис. 14.9

Как видите, изменились номинальные значения параметров «X01», «X02», «X03» — это решение СЛУ. Кроме того, у параметра «Nур» изменились минимальное значение (это вычислен определитель для квадратной матрицы коэффициентов при неизвестных) и максимальное значение (это суммарная погрешность решения СЛУ по всем неизвестным).

Если подвести указатель мыши к первому значению, то получим:

Рис. 14.10

А если ко второму, то получим:

Рис. 14.11

Теперь посмотрим, как работает блок решения «СЛУ» при выводе таблицы:

Зададим вывод всех трёх неизвестных в таблицу:

Рис. 14.12

Задано изменение первого коэффициента от «—10» до «0» с шагом «1».

Запускаем задачу на выполнение (клавиши «Ctrl+C»):

Рис. 14.13

Нажимаем на «ОК» и на «Выход» из появившегося окна «Очерёдность параметров в таблице». Появляется вкладка с результатом:

Рис. 14.14

При задании большего кол-ва циклов покажутся несколько таблиц.

Покажем теперь вывод в график. Изменим назначение «Табл» на «Грф» и запустим программу на выполнение. После ответа в двух аналогичных предыдущему окнах, получим:

Рис. 14.15

Т. е. мы получили графики изменения решения СЛУ при изменении одного из коэффициентов.

15. Решение систем нелинейных уравнений.

Для знакомства с блоком решения СНЛУ возьмём пример из п. 10, добавив в него ещё один параметр «15 Nур Количество уравнений». Он не будет содержать формулы; а у параметра с номером «01» сделаем простую формулу «u = u». Это позволит выводить его в таблицы, графики и т. д.:

Рис. 15.1

Установим у параметра №15 кол-во уравнений «1» и тип «СНЛУ». Появится окно:

Рис. 15.2

Использование опций «Авто» и удаление см. п. 14.

Также как и для блока «СЛУ» (см. п. 14) установим у параметра №07 в графе «У» (уравнения) одну пометку и у параметра №01 в графе «X» другую:

Рис. 15.3

В задаче у параметра №15» появится тип «СНЛУ» и если подвести курсор мыши, то увидим:

Рис. 15.4

Теперь при вычислении любого параметра сначала решается уравнение вида:

Рис. 15.5

для поиска неизвестной величины «u», а уже затем вычисляется этот параметр.

Важное значение имеют пределы изменения параметра «u»: от «1» до «10», поскольку это задаёт область поиска, т. е. величины отрицательные и чересчур большие исключаются.

Задание у некоторых параметров типа «Табл» позволяет вывести их в таблицу, задание у параметра «02 l Ширина пластинки» задаёт цикл с шагом «100» от «1000» до «2000).

Запускаем задачу, нажав на клавиши «Ctrl+C». Появится окно статуса:

Рис. 15.6

Нажимаем «ОК». Появляется окно:

Рис. 15.7

И после нажатия на кнопку «Выход», появится вкладка:

Рис. 15.8

Мы видим, что при каждом шаге выполняется сначала поиск параметра «u», а уже после вычисляются остальные параметры. То же самое происходит при выводе в график:

Рис. 15.9

16. Решение систем дифференциальных уравнений.

Блок «СДУ» предназначен для решения систем дифф. уравнений в автоматическом и программном режимах и выполняется при расчёте любого из параметров темы. Для активизации этого блока необходимо у одного из параметров (можно без формул) задать количество уравнений в графе «Ном.» установить тип «СДУ». Сразу после этого появится диалоговое окно:

Рис. 16.1

Пометив последовательно первый параметр дифференциалов (№ 04) и правые части уравнений (№ 08) и задав шаг изменения независимой переменной, получим:

Рис. 16.2

После нажатия на кнопку «ОК» блок «СДУ» готов к применению:

Рис. 16.3

У параметров №№ 01, 04—07 установлен тип «Масс» — запись в массив для того, чтобы посмотреть результаты решения СДУ. О работе с массивами см. п. 19.

При расчёте любого из параметров, например № 08 (нужно подвести курсор мыши к этому параметру и нажать на клавишу «F9»), система дифференциальных уравнений будет решена:

Рис. 16.4

Посмотрим результаты решения в массиве параметра № 04 (для этого нужно подвести курсор мыши к графе «Тип»:

Рис. 16.5

17. Оптимизация.

Блок оптимизации (далее СОПТ) активизируется аналогично трём предыдущим блокам, а именно надо задать кол-во оптимизируемых параметров в графе «Ном.» и установить параметр «СОПТ» у этого параметра. Появится диалоговое окно:

Рис. 17.1

Нужно указать целевую функцию и первый из трёх оптимизируемых параметров (остальные пометятся автоматически):

Рис. 17.2

После нажатия кнопку «ОК», получим:

Рис. 17.3

Вычислив расчётный параметр № 11, нажав клавишу «F9», получим:

Рис. 17.4

Каждый из параметров, помеченных как «Масс», имеет протокол вычислений. Для просмотра надо подвести указатель мыши к типу «Масс». Таким образом параметр «X1» имеет следующий массив значений:

Рис. 17.5

Выводится ограниченное кол-во чисел. Полное число можно посмотреть с помощью окна просмотра и работы с массивами (см. п. 19).

18. Совместное использование блоков СЛУ, СНЛУ, СДУ и СОПТ.

Предусмотрено совместное использование блоков решения линейных и нелинейных уравнений, а также систем дифференциальных уравнений и оптимизации. При этом раньше выполняется тот блок, у которого номер параметра в таблице меньше. Коэффициенты при неизвестных СЛУ, свободные члены и сами неизвестные не должны входить в сферу параметров СНЛУ.

19. Работа с массивами.

Выше уже упоминалось, как можно использовать массивы параметров.

Рассмотрим более подобно.

19.1. Ручной ввод чисел в массив.

Массив можно заполнить вручную, вводя последовательно числа в графу «Ном.». результат можно проверить, как уже говорилось выше, подведя курсор мыши к графе «Тип».

Пометим параметр № 5 типом «Масс» и введём числа: 1, 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19. При подведении курсора мыши к графе «Масс», увидим:

Рис. 19.1

19.2. Программный ввод чисел в массив.

Для программного ввода чисел необходимо задать хотя бы один цикл (см. параметр № 1) и запустить программный режим (нажать клавиши «Ctrl+C»). Появится статусное окно:

Рис. 19.2.2

После выхода из этого окна нажатием на кнопку «ОК» произойдёт заполнение массивов значениями функций №№ 6 и 7. Подсказка параметра № 6 показывает 10 значений:

Рис. 19.2.3

19.3. Просмотр и статистическая обработка массивов в специальном окне.

При нажатии на ПКМ в графе «Ном.» у параметра с типом «Масс» появится диалоговое окно:

Рис. 19.3.1

Стрелки «¬», «®», «­» и «¯» увеличивают или уменьшают кол-во рядов или столбцов в таблице, причём таким образом, что кол-во чисел в рядах всегда остаётся одинаковым.

Для пояснения нажмём на стрелку «¬»:

Рис. 19.3.2

Таблица разбилась на 2 ряда и 5 колонок. При повторном нажатии на ту же кнопку, получим:

Рис. 19.3.3

Нажмём ещё раз ту же кнопку:

Рис. 19.3.4

С помощью переключателя «Номер параметра» можно посмотреть массивы у других параметров темы. Например у параметра № 7:

Рис. 19.3.5

Таблицы можно сохранить в виде текстового файла с табуляцией для перенесения в «Excel».

19.4. Статистическая обработка массивов.

Для этого нажмите ПКМ. Появится падающее меню:

Рис. 19.4.1

Приведём результат только одного типа анализа: «MomentSkewKurtosis»:

Рис. 19.4.2

Остановимся на решении СЛУ. Имеем следующую совокупность данных:

Рис. 19.4.3

Из падающего меню выбираем пункт «Решение системы линейных уравнений». Получаем:

Рис. 19.4.4

В таблице добавился седьмой столбец «X» с решениями. В статусной строке выводится максимальная погрешность для всех пяти уравнений.

19.5. Очистка массивов.

Массив для каждого параметра может быть очищен. Для этого надо при нажатой клавише «Ctrl» кликнуть ЛКМ у нужного параметра на «Масс» в графе «Тип». На массивах у других параметров с типом «Масс» это не отражается.

20. Работа с допусками.

20.1. Ввод допусков.

В программе «Design Manager» предусмотрено задание допусков на параметры и проведение вычислений с учётом этих допусков.

Рис. 20.1.1

Допуски по ГОСТ 25348-82 (ГОСТ 25346-89) и ОСТ 1 00022-80 (на неуказанные допуска) можно устанавливать только для параметров с размерностью «мм». Для параметров без размерности (в графе «Разм.» указан прочерк) допуски установить нельзя.

Допуски можно задать в абсолютном виде и в процентном.

Для параметров с размерностью «градус» допуски можно задавать в угловом выражении.

Максимальная величина допуска от -99.999 до +99.999.

Назначение допусков сохраняется в файле данных.

В таблице Табл. 20.1 показаны примеры ввода допусков.

Табл. 20.1.1

Тип допуска

Примеры ввода

Примечание

Односторонний допуск

+1.234, -1.234, 1.234, 1.234%, +2°30

Для ввода символа «°» нажмите «Alt+0176»

Двухсторонний допуск

+1.234/-5.678, +1.234/-5.678%, +2°30’/-1°15’

“ —

Симметричный допуск

±1.234, ±1.234%, ±2°30

Для ввода символа «±» нажмите «Alt+0177»

Для ввода допуска нажмите ЛКМ ячейку в графе «Доп.» и из списка или вручную введите нужную величину. Для неуказанных допусков введите символ «#», буквы и цифры из рисунков нормативного документа.

При выборе квалитетов нужно учитывать, что в ГОСТе есть ограничения. В этом случае подсказка будет следующей:

Рис. 20.2

У такого параметра допуски становятся нулевыми.

Для неуказанных допусков таблица будет выглядеть следующим образом:

Рис. 20.3

После назначения допусков можно пересчитать минимальные и максимальные значения параметра. Для пересчёта одного параметра нажмите ЛКМ при нажатой клавише «Ctrl». Для пересчёта во всей таблице нажмите ЛКМ при нажатой клавише «Shift».

Все допуски на вкладке можно временно снять. Для этого нужно при нажатых клавишах «Ctrl+Shift» нажать ЛКМ на любую ячейку в графе «Доп.». Для всех параметров будет установлен символ «—», значения, окрашенные красным цветом, станут чёрными.

Внимание. Если после этой операции сохранить файл данных, то допуски исчезнут навсегда и их надо будет восстанавливать вручную, т. к. они хранятся в БД.

Для того, чтобы после временного снятия вернуть все первоначальные допуски, нажмите клавишу «F11».

20.2. Расчёт значений параметров учётом допусков.

Расчёт минимальных и максимальных значений параметров с учётом допусков производится только в автоматическом режиме (см. п. 5).

При расчёте перебираются все возможные комбинации минимальных и максимальных значений входящих в формулу параметров и выводится подсказка:

Рис. 20.2.2

После задания минимальных и максимальных значений у параметров (они окрашиваются в красный цвет, если выходят за пределы допуска) и расчёте параметра № 14:

Рис. 20.2.3

В подсказке у минимального значения выводятся номера параметров и какое из значений (минимальное или максимальное) приводит к уменьшению величины. Для максимального значения того же параметра:

Рис. 20.2.4

Такая возможность делает программу «Design Manager» незаменимой для расчёта размерных цепей.

21. Окно «Схема».

21.1. Панель инструментов.

Рис. 21.1.1

Слева направо:

1.      Перемещение рисунка осуществляется при нажатой ЛКМ или при нажатом ролике мыши.

2.      При нажатии на кнопку «Исходный масштаб» возвращается начальные положение и масштаб рисунка.

3.      При нажатии на кнопки «Увеличить» и «Уменьшить» — увеличивается или уменьшается масштаб рисунка. То же самое происходит при вращении колёсика мыши.

4.      Кнопка «Выход [Esc]» — закрытие окна.

5.      Раскрывающийся список — см. ниже.

6.      Кнопка «Очистить все метки» — см. ниже.

21.2. Раскрывающийся список.

Рис. 21.2.1

В нём приведены все примитивы схемы. При выборе любого примитива он будет выделен метками:

Рис. 21.2.2

Для снятия всех меток используется кнопка «Очистить все метки».

При нажатии на клавиши «Page Up» и «Page Down» происходит перелистывание схемы.

21.3. Нахождение примитивов.

При подведении перекрестия к примитиву в статусной строке появляется тип и номер примитива (см. Рис. 21.1.1).

22. Изменения в БД.

Программа позволяет дополнять файл параметров новыми строками или удалять строки (в том числе и в проектах); при этом ранее введённые данные сохраняются, а в новых строках сначала появляются нули. Для этого измените файл параметров, сохраните его. Потом вызовите сначала файл параметров, затем файл данных. В новых строках появятся нули. Следует ввести вместо нулей нужные числа и сохранить файл данных. При следующей загрузке задачи новые темы появятся с данными.

Программа позволяет также изменять количество одинаковых тем в проекте (см. п. 1.2.7 и п. 7); при этом данные в старых темах остаются неизменными. Для этого необходимо создать файл проекта заново с тем же именем, указывая темы в том же порядке, но изменив количество тем. При следующей загрузке проекта и данных, в старых темах останутся данные, а в новых темах сначала появятся нули. Заполните новые темы нужными данными и сохраните. При следующей загрузке проекта они также появятся.

23. Создание схемы.

23.1. Создание схемы вручную.

Рассмотрим пример с уже упоминающимся проектом «_3_10.prj»:

Рис. 23.1.1

Если нажать на кнопку «Схема», то появится окно:

Рис. 23.1.2

Схема отражает значения параметров.

Изменим значение первого параметра с «5» на «8» и пересчитаем параметры 3—4:

Рис. 23.1.3

Окно схемы автоматически изменится:

Рис. 23.1.4

Построение реализуется в модуле «_3_11_1.pas», который входит в файл библиотеки «3_11.pas»:

Рис. 23.1.5

Начальный блок модуля не приводится, т. к. он одинаковый для всех модулей схем.

Для создания начального блока модуля выведите через макрос «CrockWrite» (см. ниже) пустой чертёж из AutoCADа.

Если задать цикл изменения первого параметра и запустить задачу, то в окне схемы будет динамически меняться картинка.

23.2. Импорт схемы из AutoCAD.

Для более сложных задач можно импортировать изображение из всех продуктов AutoCADа. Например нам необходимо создать схему с условными обозначениями параметров, чтобы видеть, что они обозначают. В AutoCADе создаём чертёж (см. п. 23.2.1):

Рис. 23.2.1

Запускаем макрос «CrockWrite», указываем папку:

Рис. 23.2.2

Затем имя модуля:

Рис. 23.2.3

После нажатия на «ОК» на диск запишется файл, который надо указать в файле библиотеки. После компиляции библиотеки и вызова схемы, получим:

Рис. 23.2.4

23.3. Требования к чертежам.

Чертежи в AutoCADе должны соответствовать следующим требованиям:

1.      Примитивы, содержащие блоки (включая обычные размеры и ординатные), должны быть разрушены командой «explode»;

2.      Текстовые надписи в размерах должны выполняться командой «Text» или «DText».

3.      Примитивы могут располагаться в разных слоях. В выходной файл выводятся примитивы только из включённых (видимых) слоёв;

4.      Экспорт производится только из пространства модели. Чертёж из пространства чертежа следует скопировать в пространство модели. Виды переносятся через пункт меню «Export View»;

5.      Специальные знаки диаметров, стрелок, плоскости и пр., вводимые с «Unicode», надо рисовать примитивами чертежа;

6.      Буквы из греческого алфавита можно вводить соответствующими латинскими буквами или с помощью клавиш «Alt+код», если в стиле указать шрифт «Symbol».

7.      Векторные шрифты «.shx» следует заменить на шрифты «ttf». Символы «”» и «’» следует заменить на “«” и “»”.

8.      В размерах, содержащих знак диаметра, после применения команды «explode» появится строка «\U+2205». Программа автоматически заменит этот символ в Юникоде на знак диаметра.

9.      В размерах, где знак диаметра не является первым символом, например
«Сфера 
Æ15», следует разделить слова.

10.  Примитив «точка» («dot») можно заменить окружностью радиусом 0,5 мм и толщиной линии 2,11 мм.

23.4. Анимация схем.

Для того, чтобы схема изменялась автоматически при изменении параметров, необходимо ввести зависимость в команды библиотеки от значений параметров.

Рассмотрим на примере библиотеки «_123_000.pas». Создадим в AutoCADе чертёж:

Рис. 23.4.1

Переведём его в файл, как указано выше. После компиляции и открытия схемы, получим:

Рис. 23.4.2

При изменении параметра № 4 (угол наклона шайбы) с «16,82» на «10», получим:

Рис. 23.4.3

Обратите внимание на поршень, плунжер и сервопоршень: они сдвигаются, а у пружины в верхней части схемы витки сжимаются.

Это реализуется добавлением к числовым значениям, полученным при работе макроса функций, зависящих от параметров задачи.

Вот фрагмент текста библиотеки до изменения:

    PColl := TList.Create;

    PColl.Add(TCircleData.Create(Coord, 134.2308, 75.4813, 2));

    PShemaList.Add(TCrockData.Create(Circle,  55, PColl));

А вот после изменения:

    PColl := TList.Create;

    PColl.Add(TCircleData.Create(Coord, 134.2308+H6(5), 75.4813, 2));

    PShemaList.Add(TCrockData.Create(Circle,  55, PColl));

Сама функция:

function H6(N : extended) : extended;

  var

    H : extended;

  begin

    if P(4,Nom) > P(4,Max) then P1(4,Nom,P(4,Max));

    if P(4,Nom) < P(4,Min) then P1(4,Nom,P(4,Min));

    H := 65*tan(16.82*KFI)-65*tan(P(4,Nom)*KFI);

    Result := H*N/8.5;

  end;

После слова «begin» вставлены две строки, обеспечивающие ограничение перестановки наклонной шайбы: при задании угла, больше, чем задано в графе «Макс.» и меньше, чем задано в графе «Мин.», наклонная шайба повернётся на максимальный или соответственно минимальный угол.

23.5. Создание схем в электронике и гидравлике.

Для создания этих схем рекомендуется придерживаться следующих правил:

1.      Соединяющие линии создаются с помощью команды «Trace»;

2.      Точки пересечения — окружностями радиуса R с толщиной линии (Lineweight) 2R;

3.      Текст создаётся командой «Text» или «DText» с выравниванием слева;

4.      Для шрифтов, имеющих стили «жирный» и «наклонный», выбирать эти стили, а для шрифтов без этих стилей наклон букв следует создавать с помощью параметра «Obliquing» в свойствах или «Oblique Angle» в стиле (жирность для этих шрифтов изменить нельзя).

5.      Перед созданием модуля для библиотеки с помощью макроса выделите весь чертёж и задайте команду «Explode» для разбиения полилиний и блоков на отдельные примитивы.

После компиляции библиотеки получите схему, как показано на следующем рисунке:

Рис. 23.5.1

23.6. Использование схем для пояснения теоретических основ задачи.

Представленная ранее задача по расчёту равномерно нагруженной и свободно опёртой пластины (см. п. 1.2.10), имеет следующую схему:

Рис. 23.6.1

Текст и рисунки созданы в AutoCADе и с помощью макроса «CrockWrite» перенесены в формат программы «DM».

24. Автоматическое создание чертежей и моделей типовых деталей.

В программе «DM» реализована возможность создавать чертежи типовых деталей, т. е. деталей, ряд которых можно получить масштабированием исходного типа. В этом случае конструкция деталей должна быть одинаковая, а размеры могут отличаться в меньшую или большую сторону от базовой детали. Для этого нужно взять полностью оформленный по ЕСКД чертёж базовой детали и с помощью макроса «CrockWrite» создать модуль для динамической библиотеки (расширение «*.dcu»).

Для создания модели типовой детали необходимо создать в AutoCADе профиль сечения для вращения вокруг оси или для вытяжки на определённую длину.

Для создания профиля можно использовать:

1.      Линию;

2.      Окружность;

3.      Эллипс;

4.      Дугу;

5.      Эллиптическую дугу;

6.      Сплайн.

С помощью макросов «ModelRevolveWrite» и «ModelExtrudeWrite» создаётся модуль для той же динамической библиотеки. При нажатии на кнопку «Создание модели» создаётся макрос «ModelCreate», который надо запустить в AutoCADе. Полученную модель можно использовать для вычисления массы детали и для сборки.

Рассмотрим сказанное на конкретном примере роликового подшипника.

24.1. Создание проекта подшипника.

Подшипник состоит из 3 типовых деталей:

1.      Внутреннее кольцо «_2003_11»;

2.      Наружное кольцо «_2003_12»;

3.      Ролик «_2003_13».

Создаём для всех этих трёх деталей и для сборки файлы параметров, файлы формул и файлы библиотек. В п. 8.1 показано как создать файлы библиотек с помощью автозаполнения. Для создания файлов параметров можно использовать интерактивное создание (см. п. 12).

В файле параметров сборки есть ссылки на темы других деталей:

Рис. 24.1.1

Обратите внимание: параметры №№ 01—07, 09, 10 имеют ссылки на другие темы, т. е. значения из этих тем будут автоматически передаваться в тему сборки. В первой строке первые две единицы показывают, что у этой темы есть схема и чертёж.

Это позволяет также автоматически создать файл проекта (см. п. 1.2.7):

Рис. 24.1.1

Если установлен флажок у параметра «Авто», то достаточно ввести имя файла параметров сборки, как показано на рисунке, а остальные темы подключатся автоматически.

После нажатия кнопки «Выход» надо сохранить файл проекта. Имя не может быть «noname.prj».

Для создания файла данных сборки необходимо сделать следующие операции:

1.      Запустить программу «DM»;

2.      Создать новую задачу, нажав клавишу «F4»;

3.      Переключить тип файла в «Проект», нажав клавишу «F7»;

4.      Вызвать файл созданного проекта в браузере после нажатия на клавишу «F3»;

5.      В появившемся «ДО» нажать на кнопку «Выход»:

Рис. 24.1.2

Загрузится проект и появится таблица сборки:

Рис. 24.1.3

6.      Переключить тип файла в «Данные» нажатием кнопки «F5» и сохранить данные проекта кнопкой «F12». Имя файла не должно быть «noname.d00».

7.      Создать ярлык этого файла данных на рабочем столе.

После вызова двойным кликом мыши файла данных с рабочего стола, получим:

Рис. 24.1.5

А после нажатия на кнопку «ОК» появятся вкладки со всеми темами и с нулевыми данными:

Рис. 24.1.6

После ввода данных по каждой теме получим такие таблицы:

Для «Задачи 1» (тема «_2003_10»):

Рис. 24.1.7

Создание схем и чертежей для этих тем помогает заполнению данных:

Рис. 24.1.8

Рис. 24.1.9

Для «Задачи 2» (тема «_2003_11»):

Рис. 24.1.10

Рис. 24.1.11

Рис. 24.1.12

Для «Задачи 3» (тема «_2003_12»):

Рис. 24.1.13

Рис. 24.1.14

Рис. 24.1.15

Для «Задачи 4» (тема «_2003_13»):

Рис. 24.1.16

Рис. 24.1.17

Сохраняем данные в файле данных нажатием кнопки «F2».

24.2. Интерактивный выбор параметров.

При изменении параметров в таблице происходит автоматическое изменение в схеме, чертеже и модели. Изменим такой параметр, как число роликов. Схема при действующем числе роликов:

Рис. 24.2.1

После изменения количества с 17 на 15:

Рис. 24.2.2

После изменения в таблице длины ролика с 10 на 15 мм, соответственно ширины беговой дорожки и ширины внутреннего кольца, а также ширины наружного кольца, получим:

Рис. 24.2.3

24.3. Создание моделей типовых деталей.

На примере роликового подшипника покажем, как создаются модели деталей.

Сначала надо создать в AutoCADе профили сечений деталей для вращения (ось рисовать не надо, т. к. она задаётся смещением профиля от нуля) и вытягивания. После этого с помощью макросов «ModelRevolveWrite» для деталей вращения и «ModelExtrudeWrite» для деталей, получаемых вытягиванием, создаём модули для динамической библиотеки. При этом появляются «ДО»:

Рис. 24.3.1

Надо ввести номер темы; в нашем случае это «_2003_11_3» для внутреннего кольца, «_2003_12_3» для внешнего кольца и «_2003_13_3» для ролика.

В этих тексте модулей надо ввести параметры из таблицы:

Рис. 24.3.2

Изменение заключается в добавлении к цифрам для исходного профиля смещения параметров из таблицы. Удобно ввести функции для упрощения выражения:

Рис. 24.3.3

После того, как изменения сделаны и библиотека скомпилирована, можно выводить модели в AutoCAD.

Для этого в каждой теме нажимаем кнопку «Создание модели» и в редакторе «Visual Basic Editor» (клавиши «Alt+F11») импортируем файл «ModelCreate.cls» и запускаем его.

Для внутреннего кольца получим:

Рис. 24.3.4

Для наружного кольца:

Рис. 24.3.5

Для ролика:

Рис. 24.3.6

Напоминаем, что модели соответствуют тем параметрам, которые были установлены в таблице и могут быть использованы для сборки.

24.4. Работа с модулем создания чертежа.

После вывода чертежа из AutoCADа в модуль чертежа динамической библиотеки мы можем использовать полученный модуль для экспорта чертежа обратно в AutoCAD.

Для этого в окне чертежа надо нажать правую кнопку мыши. Появится падающее меню:

Рис. 24.4.1

При нажатии на пункт меню «Сохранить как…» появится:

Рис. 24.4.2

Первые типа файлов предназначены для создания архива схемы и чертежа, а третий тип — для экспорта чертежа в AutoCAD.

25. Приложения.

25.1. Пакет с демонстрационными задачами.

Для демонстрации возможностей, описанных выше, создан проект, в котором собрано несколько задач. В приведённой таблице перечислены темы, входящие в проект. Для запуска этого проекта кликните ЛКМ файл «Данные для демонстрационного проекта (тема _3_20).d00». Для запуска каждой из задач достаточно нажать клавиши «Ctrl+C».

Табл. 25.1.1

Тема

Действие

Оптимизация

_3_1-1

Оптимизация целевой функции с тремя параметрами.

Поиск экстремума

_3_1-2

Поиск экстремума целевой функции с тремя параметрами.

Вывод результатов расчёта в таблицы

_3_2-1

Таблица одной функции с одним циклом.

_3_2-2

Таблица одной функции с двумя циклами.

_3_2-3

Таблица одной функции с тремя циклами.

_3_2-4

Таблица двух и более функций с тремя и более циклами.

Вывод результатов расчёта в график

_3_2-5

График одной функции с одним циклом.

_3_2-6

Графики двух и более функций с одним циклом.

Вывод результатов расчёта в файл

_3_2-7

Таблица одной функции с одним циклом.

_3_2-8

Таблица двух и более функций с одним циклом.

Вычисление различных функций

_3_4-1

Вычисление тригонометрических, экспоненциальных и др. функ.

Поиск корней уравнения

_3_5-1

Нахождение корней заданного уравнения (в т. ч. комплексных).

Задача по сопромату

_3_6-1

Расчёт прямоугольной пластины бесконечной длины под действием распределённой нагрузки.

Вычисление интеграла

_3_7-1

Расчёт величины определённого интеграла от разных функций.

Решение системы дифференциальных уравнений

_3_8-1

Вывод в таблицу протокола решения дифф. уравнений 4-го порядка.

_3_8-1

Вывод в график решения дифф. уравнений 4-го порядка.

 

 

 

25.2. Список используемых размерностей.

В круглых скобках указаны цифры кода размерности для указания в файле параметров.

Длина

1. мм (1)

2. см (58)

3. мкм (22)

4. м (31)

Площадь

1. мм2 (2)

2. см2 (59)

3. м2 (60)

Объём

1. мм3 (3)

2. см3 (21)

3. м3 (61)

4. л (56)

Скорость

1. м/с (4)

2. см/с (62)

3. мм/с (36)

4. км/ч (120)

Ускорение

1. мм/с2 (37)

2. см/с2 (63)

3. м/с2 (5)

Сила

1. гс (64)

2. кгс (6)

3. тс (67)

4. Н (65)

5. кг·м/с2 (90)

6. кг·см/с2 (91)

7. кг·мм/с2 (92)

8. г·м/с2 (93)

9. г·см/с2 (94)

10. г·мм/с2 (95)

Давление

1. кгс/см2 (7)

2. кгс/мм2 (30)

3. кгс/м2 (68)

4. Па (69)

5. кПа (70)

6. Мпа (71)

7. бар (125)

Скорость изменения давления

1. кгс/(см2·c) (35)

2. Па/с (161)

3. кПа/с (162)

4. Мпа/с (163)

5. бар/с (164)

Момент (работа)

1. кгс·м (8)

2. кгс·см (38)

3. кгс·мм (39)

4. Н·м (72)

5. Дж (117)

6. кДж (118)

7. МДж (119)

Погонная сила

1. кгс/мм (9)

2. кгс/см (73)

3. кгс/м (75)

4. Н/м (74)

Частота вращения

1. об/мин (10)

2. рад/с (77)

Угол

1. градус (11)

2. рад (76)

3. град (78)

Безразмерная величина

1. — (12)

Удельный объём

1. мм3/об (79)

2. см3/об (13)

3. м3/об 80)

Расход жидкости

1. мм3/с (102)кг

2. см3/с (23)

3. м3/с (29)

4. см3/ч (103)

5. м3/ч (28)

6. л/с (43)

7. л/мин (14)

8. м3/мин (81)

9. л/ч (82)

Мощность

1. Вт (112)

2. кВт (15)

3. МВт (110)

4. ГВт (111)

5. л.с. (41)

6. ккал/ч (20)

7. ккал/с (42)

Процент

1. % (16)

Масса

1. г (88)

2. кг (26)

3. т (89)

4. кгс·с2/м (96)

5. кгс·с2/см (97)

6. кгс·с2/мм (98)

7. гс·с2/м (99)

8. гс·с2/см (100)

9. гс·с2/мм (101)

Удельный вес

1. гс/см3 (83)

2. гс/мм3 (106)

3. кгс/мм3 (116)

4. кгс/см3 (115)

5. кгс/м3 (40)

6. тс/м3 (114)

Плотность

1. г/см3 (19)

2. г/мм3 (105)

3. кг/см3 (84)

4. кг/мм3 (85)

5. кг/м3 (86)

6. т/м3 (87)

Время

1. мин (55)

2. с (24)

3. мс (25)

4. ч (104)

Частота

1. Гц (34)

2. кГц (107)

3. МГц (108)

4. ГГц (109)

Удельная мощность

1. кВт/кгс (27)

2. Вт/кгс (113)

Работа, кол-во теплоты

1. Дж (117)

2. кДж (118)

3. МДж (119)

4. кгс·м (8)

5. кгс·см (38)

6. кгс·мм (39)

7. Н·м (72)

8. ккал (160)

Температура

1. °C (121)

2. °K (122)

3. °F (123)

4. °R (124)

Коэффициент линейного расширения

1. 1/°K (133)

2. 1/°C (149)

Кинематический коэффициент вязкости

1. Ст (126)

2. сСт (18)

3. см2/с (127)

4. м2/с (128)

5. м2/ч (129)

Коэффициент вязкости

1. Пз (130)

2. cПз (33)

3. кгс/(м·с) (131)

4. кгс/(см·с) (132)

5. кгс/(мм·с) (17)

6. кгс/(см·с) (132)

7. кгс/(мм·с) (17)

Динамическая вязкость

1. кгс·с/м2 (45)

2. Н·с/м2 (150)

3. гс·с/см2 (151)

Коэффициент теплоотдачи

1. Вт/(мм2·°C) (53)

2. Вт/(м2·°C) (152)

3. кВт/(м2·°C) (153)

4. ккал/(м2·ч·°C) (154)

Электрическое сопротивление

1. Ом (50)

2. кОм (142)

3. Мом (143)

Электрическое напряжение

1. В (46)

2. мВ (134)

3. мкВ (135)

4. кВ (136)

5. МВ (137)

Ток

1. А (47)

2. мА (138)

3. мкА (139)

4. кА (140)

5. МА (141)

Электрическая ёмкость

1. Ф (144)

2. мФ (145)

3. мкФ (146)

4. нФ (147)

5. пФ (148)

Теплоёмкость

1. ккал/(кг·°C) (44)

2. Дж/(кг·°C) (158)

3. кДж/(кг·°C) (159)

Плотность теплового потока

1. Вт/м2 (155)

2. кВт/м2 (156)

3. ккал/(м2·ч) (157)

25.3. Таблица «горячих» клавиш.

Вкладка
(пункт меню)

Клавиши

Назначение

«Задача»

F4

Запуск новой задачи

F7

Установка типа файла «Проект»

F6

Установка типа файла «Тема»

F5

Установка типа файла «Данные»

F3

Открытие файла ранее установленного типа

F11

Обновление значений параметров из файла данных (включая допуска)

Ctrl+F3

Открытие файла с указанием типа

Ctrl+F4

Удаление вкладки задачи

Ctrl+A

Установка типа файлов «Формулы»

Ctrl+C

Старт и прерывание задачи

Ctrl+Ins

Копирование значения параметра из таблицы в буфер Windows

Ctrl+G

Пауза и продолжение выполнения задачи

Ctrl+N

Создание нового проекта или файла параметров

Ctrl+Shift+цифра

Установить закладку в таблице

Ctrl+ цифра

Перейти к данной закладке

Ctrl+Tab

Переход в следующую вкладку

Ctrl+Shift+Tab

Переход в предыдущую вкладку

Ctrl+Shift+ЛКМ

Снятие допусков у всех параметров

Ctrl+R

Выбор типа файла «Конфигурация»

Ctrl+V

Копирование значений параметров из буфера Windows

Shift+Ctrl+J

Вызов ДО «Конструктивные особенности»

Alt+0177

Вставка символа «±» в допуска

Alt+0176

Вставка символа градуса «°» в допуска

«Архив»

Alt+U

Вызов графика из архива

Alt+J

Вызов протокола оптимизации из архива

Alt+’

Вызов протокола поиска экстремума из архива

Alt+C

Вызов схемы из архива

«Редактор»

Shift+F4

Запуск нового окна с выбором файла ранее установленного типа

F10

Автозаполнение файла библиотеки

Ctrl+G

Установка типа файлов «Параметры»

Ctrl+,

Установка типа файлов «Библиотека»

Ctrl+Shift+G

Обновить номера в параметрах

Shift+F9

Компиляция

Ctrl+F4

Удаление вкладки редактора

 

26. Заключение.

1.      Чтобы подробно описать все методы работы с программой потребуется целая книга, поэтому остановимся на этом!!! К программному продукту прикладывается более полная версия «Руководства…».

2.      Данная программа не тестировалась на устойчивость к бездумному нажатию всех комбинаций клавиш, поэтому настоятельный совет: не отклоняйтесь от порядка, описанного в этом руководстве!

27. Список литературы, на которую имеются ссылки.

1. Библиотека алгоритмов 151б—200б. Под редакцией М. И. Агеева. Москва, «Радио и связь», 1981.

2. С. П. Тимошенко и С. Войновский-Кригер. Пластинки и оболочки. Перевод с английского В. И. Контовта. Под редакцией Г. С. Шапиро. Государственное издательство физико-математической литературы. Москва 1963.

3. Г. Корн и Т. Корн. «Справочник по математике». Под редакцией И. Г. Арамановича. Издательство «Наука». Главная редакция физико-математической литературы. Москва 1974.


28. Содержание

Программа  «Design Manager». Руководство к применению. 1

1. Основные характеристики. 1

1.1. Назначение. 1

1.2. Основные возможности. 1

1.2.1. Разрядность. 1

1.2.2. Внешний вид. 1

1.2.3. Многозадачность. 2

1.2.4. Основные понятия. 2

1.2.5. Динамические библиотеки. 3

1.2.6. Режимы работы. 3

1.2.7. Структура данных. 3

1.2.8. Вычисление с допусками. 6

1.2.9. Графы таблицы. 7

1.2.10. Подсказки. 10

1.2.11. Изменение размерности. 14

1.2.12. Решение систем линейных уравнений. 14

1.2.13. Решение систем нелинейных уравнений. 15

1.2.14. Решение систем дифференциальных уравнений. 15

1.2.15. Оптимизация. 15

1.2.16. Копирование данных через буфер. 15

1.2.17. Быстрый вызов файлов программы «DM». 16

1.2.18. Создание схем. 16

1.2.19. Автоматическое создание чертежей типовых деталей. 16

1.2.20. Автоматическое создание трёхмерных моделей типовых деталей. 16

2. Главное меню. 16

2.1. Меню «Файлы». 16

2.2. Меню «Вид». 17

2.3. Меню «Редактор». 18

2.3.1. Пункт меню «Новый редактор». 18

2.4. Меню «Задача». 23

2.5. Меню «Опции». 25

2.5.1. Пункт «Параметры…». 25

2.5.1.1. Вкладка «Директории». 25

2.5.1.2. Вкладка «Данные». 26

2.5.1.3. Вкладка «Графики». 27

2.5.1.4. Вкладка «Интегрирование». 27

2.5.1.5. Вкладка «Оптимизация». 28

2.5.1.6. Вкладка «Экстремум». 28

2.5.2. Пункт «Регистрация». 28

3. Падающие меню. 29

3.1. Вкладка «Задача». 29

3.2. Вкладка «Редактор». 30

3.3. Вкладки «Таблица», «График», «Файл», «Оптимизация». «Экстремум», «Интеграл», «Корни». 30

3.4. Схема, чертеж. 31

4. Подготовка к работе. 31

5. Работа в автоматическом режиме. 33

6. Работа в программном режиме. 37

6.1. Общий обзор. 37

6.2. Диалоговые окна («ДО»). 40

6.2.1. Окно «Статус задачи». 40

6.2.2. Окно «Значение параметра». 41

6.2.3. Окно «Очерёдность циклов». 41

6.2.4. Окно «Задание функций для системы дифф. уравнений». 42

6.2.5. Окно «Ввод пароля». 42

6.2.6. Окно «Скорость». 43

6.3. Режим «Таблица». 43

6.4. Режим «График». 46

6.5. Режим «Файл». 49

6.6. Режим «Оптимизация». 51

6.7. Режим «Поиск экстремума». 55

6.8. Режим «Корни». 57

6.8.1. Многочлены. 57

6.8.2. Уравнения общего вида. 60

6.9. Режим «Интеграл». 61

6.10. Режим «Решение систем дифференциальных уравнений». 66

7. Работа с проектами. 70

8. Работа с динамическими библиотеками. 75

8.1. Создание библиотеки. 75

8.2. Редактирование файла библиотеки. 77

9. Работа с файлом параметров. 78

10. Работа с файлом формул. 79

11. Быстрый вызов. 80

11.1. Быстрый вызов задачи. 80

11.2. Быстрый вызов графиков. 81

11.3. Быстрый вызов таблиц. 82

11.4. Быстрый вызов протоколов оптимизации. 83

12. Интерактивное создание файла параметров. 84

13. Изменение размерности параметров. 86

14. Решение систем линейных уравнений. 87

15. Решение систем нелинейных уравнений. 95

16. Решение систем дифференциальных уравнений. 99

17. Оптимизация. 101

18. Совместное использование блоков СЛУ, СНЛУ, СДУ и СОПТ. 104

19. Работа с массивами. 104

19.1. Ручной ввод чисел в массив. 104

19.2. Программный ввод чисел в массив. 104

19.3. Просмотр и статистическая обработка массивов в специальном окне. 105

19.4. Статистическая обработка массивов. 107

19.5. Очистка массивов. 108

20. Работа с допусками. 108

20.1. Ввод допусков. 108

20.2. Расчёт значений параметров учётом допусков. 110

21. Окно «Схема». 112

21.1. Панель инструментов. 112

21.2. Раскрывающийся список. 113

21.3. Нахождение примитивов. 114

22. Изменения в БД. 114

23. Создание схемы. 114

23.1. Создание схемы вручную. 114

23.2. Импорт схемы из AutoCAD. 116

23.3. Требования к чертежам. 118

23.4. Анимация схем. 119

23.5. Создание схем в электронике и гидравлике. 121

23.6. Использование схем для пояснения теоретических основ задачи. 122

24. Автоматическое создание чертежей и моделей типовых деталей. 123

24.1. Создание проекта подшипника. 124

24.2. Интерактивный выбор параметров. 132

24.3. Создание моделей типовых деталей. 134

24.4. Работа с модулем создания чертежа. 138

25. Приложения. 139

25.1. Пакет с демонстрационными задачами. 139

25.2. Список используемых размерностей. 140

25.3. Таблица «горячих» клавиш. 144

26. Заключение. 145

27. Список литературы, на которую имеются ссылки. 145

28. Содержание. 146