1.1.1 Задачи инженерных расчетов
Роль инженерных расчётов
Инженерные расчёты необходимы для эффективной разработки таких привычных нам вещей, как дома, автомобили, самолёты, космические ракеты, сотовые телефоны и даже бытовая техника. Согласно «мудрости ракетчиков», «то, что нельзя рассчитать, невозможно строить».
Двигателем технического прогресса является стремление человечества преобразовать мир, чтобы «было больше места для мыслей и переживаний и меньше места для тяжёлого физического труда». Инженерные расчёты являются следствием и частью этого прогресса.
Основные этапы разработки изделий, требующие расчётов
Разработка любого нового изделия (например, автомобиля) включает четыре основных этапа: концептуальное проектирование, рабочее проектирование, технологическая проработка, а также изготовление и испытания опытного образца.
- Концептуальное проектирование:
- На этом этапе формулируются задачи, способы их решения, сопутствующие требования (например, безопасность и удобство) и дизайн изделия.
- Проводятся общие инженерные расчёты, например, расчёты аэродинамических характеристик автомобиля для определения сил сопротивления.
- Результатом является техническое задание или технический проект.
- Рабочее проектирование:
- Осуществляется подробное описание реализации идей технического задания.
- Требуется проведение очень большого количества разнообразных и более детальных инженерных расчётов. Примеры: прочностные расчёты всех деталей и узлов, чтобы обеспечить долговечность изделия при высоких нагрузках, а также расчёты процессов впрыска топлива, образования горючей смеси и горения в двигателях.
- Результатом является рабочая конструкторская документация и чертежи.
Последующие этапы — технологическая проработка (разработка технологии изготовления и сборки, итогом которой является технологическая карта) и испытания опытного образца (проверка соответствия требованиям технического задания). В случае неудачных испытаний изделие может быть отправлено на доработку, возвращаясь на один из предыдущих этапов проектирования.
Утверждается, что на ключевых (первых проектировочных) этапах разработки инженеру неизбежно приходится решать самые разнообразные прикладные расчётные задачи.