Реализация математической модели на ЭВМ

Реализация математической модели на ЭВМ может быть выполнена путем применения пакетов ма­тематических вычислений (MATHCAD^®, MATLAB^®, MATHEMATICA^® и др.), многоцелевого конечно-элементного расчетного комплекса ANSYS^®,c подключенным расчетным модулемLS-DYNA3D^®, системой конечно-элементного 3D моделирования DEFORM^® - 3D. Возможности и особенности применения указанных программных средств будут рассмотрены далее.

При создании специализированного программного комплекса для реализации разработанной математической модели необходимо выполнить несколько этапов работ:

- составление технического задания на разработку пакета программ программного обеспечения;

- проектирование структуры программного комплекса;

- кодирование алгоритма;

- тестирование и отладка;

- сопровождение и эксплуатация.

Техническое задание на разработку программного обеспечения оформляют в виде спецификации.Примерная форма спецификации включает следующие семь разделов [7]:

1. Название задачи - дается краткое определение решаемой за­дачи, название программного комплекса, указывается система программирования для его реализации и требования к аппаратному обеспечению (компьютеру, внешним устройствам и т.д.).

2. Описание - подробно излагается математическая постановка задачи, описываются применяемая математическая модель для задач вычислительного характера, метод обработки входных данных для задач не вычислительного (логического) характера и т.д.

3. Управление режимами работы программы- формируются ос­новные требования к способу взаимодействия пользователя с программой (интерфейс «пользователь-компьютер»).

4. Входные данные- описываются входные данные, указывают­ся пределы, в которых они могут изменяться, значения, которые они не могут принимать, и т.д.

5. Выходные данные- описываются выходные данные, указы­вается, в каком виде они должны быть представлены (в числовом, графическом или текстовом), приводятся сведения о точности и объеме выходных данных, способах их сохранения и т.д.

6. Ошибки - перечисляются возможные ошибки пользователя при работе с программой (например, ошибки при вводе входных данных), указываются способы диагностики (в данном случае под диагностикой понимается выявление, обнаружение ошибок при работе программного комплекса) и защиты от этих ошибок на этапе проектирования, а также возможная реакция пользователя при совершении им ошибочных действий и реакция программного ком­плекса (компьютера) на эти действия.

7. Тестовые задачи - приводятся один или несколько тестовых примеров, на которых в простейших случаях проводится отладка и тестирование программного комплекса.

Большинство программ, реализующих математические модели, состоят из трех основных частей:

- препроцессора (подготовка и проверка исходных данных модели);

- процессора (решение задачи, реализация вычислительного эк­сперимента);

- постпроцессора (отображение полученных результатов).

Применение математического пакета MATHCAD^® при решении задачи моделирования уширения при кузнечной протяжке будет рассмотрено в учебном практикуме. А после освоения в рамках практикума по применению многоцелевого конечно-элементного расчетного комплекса ANSYS^®,c подключенным расчетным модулемLS-DYNA3D^® и системы конечно-элементного 3D моделирования DEFORM^® - 3D необходимо будет самостоятельно выполнить моделирование этой задачи.