Les calculs techniques réussis reposent généralement sur des modèles vérifiés expérimentalement, qui peuvent remplacer, dans une certaine mesure, les expériences physiques et le prototypage, et permettre une meilleure compréhension de la conception ou du processus étudié. Par rapport aux expériences physiques et aux tests de prototypes, la simulation permet une optimisation plus rapide, plus efficace et plus précise des processus et des dispositifs.

Les utilisateurs de COMSOL Multiphysics ® sont libérés des limitations rigides généralement associées aux progiciels de simulation et peuvent contrôler tous les aspects du modèle. Vous pouvez faire preuve de créativité en matière de modélisation et résoudre des problèmes difficiles, voire impossibles, avec une approche conventionnelle en combinant un nombre arbitraire de phénomènes physiques et en définissant des descriptions, des équations et des expressions physiques personnalisées via une interface utilisateur graphique (GUI).

Des modèles multiphysiques précis prennent en compte un large éventail de conditions de fonctionnement et un large éventail de phénomènes physiques. Ainsi, la simulation permet de comprendre, concevoir et optimiser les procédés et dispositifs en tenant compte des conditions réelles de fonctionnement.

Flux de travail de modélisation cohérent

Les simulations dans COMSOL Multiphysics ® vous permettent d'explorer l'électromagnétisme, la mécanique des structures, l'acoustique, la dynamique des fluides, le transfert de chaleur et les réactions chimiques, ainsi que tout autre phénomène physique pouvant être décrit par des systèmes d'équations aux dérivées partielles, dans un seul environnement logiciel. Vous pouvez combiner tous ces phénomènes physiques dans un seul modèle. L'interface utilisateur graphique COMSOL Desktop ® donne accès à un environnement logiciel de simulation complet et intégré. Quels que soient les appareils et les processus que vous étudiez, le processus de modélisation sera logique et cohérent.

Modélisation géométrique et interaction avec des progiciels de CAO tiers

Opérations, séquences et sélections

Le package de base COMSOL Multiphysics ® contient des outils de modélisation géométrique permettant de créer des éléments géométriques basés sur des solides, des surfaces, des courbes et des opérations booléennes. La géométrie finale est déterminée par une séquence d'opérations, dont chacune peut recevoir des paramètres d'entrée, ce qui facilite l'édition et les études paramétriques des modèles multiphysiques. La relation entre la définition de la géométrie et les paramètres physiques est bidirectionnelle : toute modification de la géométrie entraîne automatiquement des modifications correspondantes dans les paramètres du modèle associé.

Tous les objets géométriques peuvent être combinés en sélections pour une utilisation ultérieure dans la définition de la physique et des conditions aux limites, la construction de maillages et de graphiques. De plus, la séquence d'opérations peut être utilisée pour créer une pièce géométrique paramétrée, qui peut ensuite être enregistrée dans la bibliothèque de pièces et réutilisée dans de nombreux modèles.

Importation, traitement, dégradation et opérations virtuelles

L'importation de tous les fichiers CAO et ECAD standard dans COMSOL Multiphysics ® est prise en charge respectivement avec les modules Importer des données CAO et Importer des données ECAD. Le module Conception étend l'ensemble des opérations géométriques disponibles dans COMSOL Multiphysics ® . Les modules Importer des données depuis la CAO et la Conception offrent la possibilité de corriger les géométries et de supprimer certaines pièces inutiles (opérations de suppression et de réparation). Les modèles basés sur des maillages de surface, tels que le format STL, peuvent être importés et convertis en objets géométriques à l'aide de la plateforme principale COMSOL Multiphysics ®. Les opérations d'importation fonctionnent de la même manière que toutes les autres opérations géométriques : elles peuvent utiliser des sélections et également l'associativité dans les études paramétriques et d'optimisation.

En alternative aux opérations de Défonte et de Réparation, le progiciel COMSOL ® comprend également des opérations dites virtuelles, qui éliminent l'influence d'un certain nombre d'artefacts géométriques sur le maillage d'éléments finis, en particulier les frontières allongées et étroites, qui réduisent la précision de la simulation. Contrairement à la suppression des fonctionnalités, les opérations virtuelles ne modifient pas la courbure ou la précision de la géométrie, mais aboutissent à un maillage plus propre.

Liste des fonctions de modélisation géométrique

• Primitives
  • Bloc, sphère, cône, tore, ellipsoïde, cylindre, spirale, pyramide, hexagone
  • Courbe paramétrique, surface paramétrique, polygone, polygones de Bézier, courbe d'interpolation, point
• Opérations Extrude, Revolve, Sweep et Loft (créer un corps le long d'un chemin ou par sections 1
• Opérations booléennes : union, intersection, différence et division
• Transformations : création de tableaux, copie, retournement, déplacement, rotation et mise à l'échelle
• Conversions :
  • Convertir en corps volumétrique fermé, surface, courbe
  • Surface moyenne 1, épaissir 1, fendue
• Chanfrein (biseau) et congé (arrondi) 2
• Opérations géométriques virtuelles
  • Supprimer les détails (application automatique des opérations virtuelles)
  • Ignorer : les sommets, les arêtes et les limites
  • Former un objet agrégé : à partir de bords, de limites ou de régions
  • Réduire un bord ou une bordure
  • Fusionner des sommets ou des arêtes
  • Contrôle du maillage : sommets, arêtes, limites, zones
• Modélisation hybride : solides, surfaces, courbes et points
• Plans de travail avec modélisation géométrique 2D
• Importation depuis la CAO et intégration bidirectionnelle à l'aide de modules d'extension Importation de données depuis les produits CAO, Design et LiveLink™
• Corrigez et supprimez des pièces des modèles CAO à l'aide de l'importation de données à partir des produits CAO, Design et LiveLink™
  • Faces de casquette, Supprimer
  • Arrondi, élimination des bords courts, des bords étroits, des bordures et des saillies
  • Détacher les faces (sélection d'un domaine à partir des frontières), tricoter au solide, réparer (supprimer les espaces, traiter et corriger la géométrie)

1 Nécessite le module Conception

2 Ces opérations 3D nécessitent le module Conception

Ce cadre de vélo a été conçu dans le logiciel SOLIDWORKS® et peut être importé dans COMSOL Multiphysics® en quelques clics. Vous pouvez également importer des modèles géométriques à partir d'autres packages de CAO tiers ou les créer à l'aide des outils géométriques intégrés de COMSOL Multiphysics ® .

Les outils COMSOL Multiphysics ® vous permettent de modifier et de corriger des géométries CAO tierces (pour correspondre à l'analyse FE), comme dans ce cas dans le modèle de cadre de vélo. Si vous le souhaitez, vous pouvez créer cette géométrie à partir de zéro dans COMSOL Multiphysics ® .

maillage par éléments finis pour le projet de cadre de vélo. Il est maintenant prêt à être calculé dans COMSOL Multiphysics ® .

Une analyse mécanique du modèle de cadre de vélo a été réalisée dans COMSOL Multiphysics ®. L'analyse des résultats peut suggérer les modifications à apporter à la conception du cadre dans un package de CAO tiers pour des travaux ultérieurs.

Interfaces et fonctions préinstallées prêtes à l'emploi pour la modélisation physique

Le progiciel COMSOL ® fournit des interfaces physiques prêtes à l'emploi pour modéliser une grande variété de phénomènes physiques, y compris les interactions interdisciplinaires et multiphysiques courantes. Les interfaces physiques sont des interfaces utilisateur spécialisées pour un domaine d'ingénierie ou de recherche spécifique qui vous permettent de contrôler minutieusement la modélisation du ou des phénomènes physiques étudiés - depuis la définition des paramètres initiaux du modèle et la discrétisation jusqu'à l'analyse des résultats.

Après avoir sélectionné une interface physique, le progiciel vous propose de sélectionner l'un des types d'études, par exemple à l'aide d'un solveur non stationnaire ou stationnaire. Le programme sélectionne également automatiquement pour le modèle mathématique la discrétisation numérique, la configuration du solveur, ainsi que les paramètres de visualisation et de post-traitement appropriés au phénomène physique étudié. Les interfaces physiques peuvent être librement combinées pour décrire des processus impliquant plusieurs phénomènes.

La plateforme COMSOL Multiphysics ® comprend un large éventail d'interfaces physiques de base, telles que des interfaces pour la mécanique des solides, l'acoustique, la dynamique des fluides, le transfert de chaleur, le transport chimique et l'électromagnétisme. En élargissant le package de base avec des modules COMSOL ® supplémentaires, vous obtenez un ensemble d'interfaces spécialisées pour la modélisation de problèmes d'ingénierie spécifiques.

Liste des interfaces physiques disponibles et représentations des propriétés des matériaux

Interfaces physiques

• Courants électriques
• Électrostatique
• Transfert de chaleur dans les solides et les fluides
• Chauffage Joule
• Écoulement laminaire
• Acoustique de pression
• Une mécanique solide
• Transport d'espèces diluées
• Champs magnétiques, 2D (Champs magnétiques, en 2D)
• Des interfaces physiques spécialisées supplémentaires sont contenues dans les modules d'extension

Matériaux

• Matériaux isotropes et anisotropes
• Matériaux hétérogènes
• Matériaux aux propriétés spatialement inhomogènes
• Des matériaux aux propriétés qui évoluent avec le temps
• Matériaux aux propriétés non linéaires dépendant de toute grandeur physique

Modèle d'un actionneur thermique dans COMSOL Multiphysics ® . La branche Transfert de chaleur est développée et affiche toutes les interfaces physiques pertinentes. Pour cet exemple, tous les modules d'extension sont activés, de nombreuses interfaces physiques sont donc disponibles parmi lesquelles choisir.

Modélisation transparente et flexible basée sur des équations personnalisées

Un progiciel destiné à la recherche et à l’innovation scientifiques et techniques doit être plus qu’un simple environnement de simulation doté d’un ensemble prédéfini et limité de capacités. Il devrait fournir des interfaces permettant aux utilisateurs de créer et de personnaliser des descriptions de leurs propres modèles basés sur des équations mathématiques. COMSOL Multiphysics ® offre cette flexibilité en fournissant un interpréteur d'équations qui traite les expressions, les équations et autres descriptions mathématiques avant de créer un modèle numérique. Vous pouvez ajouter et personnaliser des expressions dans les interfaces physiques, en les reliant facilement entre elles pour simuler des phénomènes multiphysiques.

Une personnalisation plus avancée est également disponible. Les capacités de personnalisation de Physics Builder vous permettent d'utiliser vos propres équations pour créer de nouvelles interfaces physiques que vous pourrez facilement intégrer dans de futurs modèles ou partager avec des collègues.

Liste des fonctions disponibles lors de l'utilisation de la modélisation basée sur des équations

• Équations aux dérivées partielles (EDP) sous forme faible
• Lagrange arbitraire - Méthodes eulériennes (ALE) pour les problèmes de géométrie déformée et de maillages mobiles
• Équations algébriques
• Équations différentielles ordinaires (ODE)
• Équations algébriques différentielles (DAE)
• Analyse de sensibilité (l'optimisation nécessite le module complémentaire Optimisation)
• Calcul des coordonnées curvilignes

Modèle du processus ondulatoire dans une fibre optique basé sur l'équation de Korteweg-de Vries. Les équations aux dérivées partielles et les équations différentielles ordinaires peuvent être spécifiées dans le logiciel COMSOL Multiphysics ® sous forme de coefficients ou de matrice mathématique.

Maillage automatisé et manuel

Pour discrétiser le modèle et construire le maillage, le progiciel COMSOL Multiphysics ® utilise diverses méthodes et techniques numériques, selon le type de physique ou la combinaison de physique étudiée dans le modèle. Les méthodes de discrétisation les plus couramment utilisées sont basées sur la méthode des éléments finis (voir la section Solveurs sur cette page pour une liste complète des méthodes). En conséquence, un algorithme de maillage à usage général produit un maillage avec des éléments du type approprié à la méthode numérique. Par exemple, l'algorithme par défaut peut utiliser un maillage tétraédrique aléatoire ou le combiner avec une méthode de maillage de couche limite, combinant différents types d'éléments et fournissant des calculs plus rapides et plus précis.

Des opérations de raffinement de maillage, de remaillage ou de maillage adaptatif peuvent être effectuées pendant le processus de résolution ou lors d'une étape d'exploration spéciale pour tout type de maillage.

Liste des options disponibles lors de la création d'un maillage

• Maillage arbitraire basé sur des tétraèdres
• Maillage balayé basé sur des éléments prismatiques et hexaédriques
• Maille de couche limite
• Éléments volumétriques tétraédriques, prismatiques, pyramidaux et hexaédriques
• Maillage triangulaire de forme libre pour les surfaces 3D et les modèles 2D

• Maille quadruple gratuite et maillage structurel 2D (type mappé) pour les surfaces 3D et les modèles 2D
• Opération de copie de maillage
• Opérations géométriques virtuelles
• Division des maillages en régions, limites et bords
• Importer des maillages créés dans d'autres logiciels

Maillage tétraédrique non structuré généré automatiquement pour la géométrie des jantes.

Un maillage non structuré construit semi-automatiquement avec des couches limites pour la géométrie du micromélangeur.

Un maillage manuel pour un modèle de composant électronique sur un circuit imprimé. Un maillage éléments finis combine un maillage tétraédrique, un maillage triangulaire en surface et un maillage construit en s'étendant dans le volume.

Le maillage surfacique du modèle vertébral a été enregistré au format STL, importé dans COMSOL Multiphysics ® et converti en objet géométrique. Un maillage automatisé non structuré y a été superposé. Géométrie STL fournie par Mark Yeoman de Continuum Blue, Royaume-Uni.

Etudes et leurs séquences, calculs paramétriques et optimisation

Types d'études

Une fois que vous avez sélectionné une interface physique, COMSOL Multiphysics ® propose plusieurs types d'études (ou analyses) différents. Par exemple, lors de l'étude de la mécanique des solides, le progiciel propose des études transitoires, des études en régime permanent et des études de fréquence naturelle. Pour les problèmes de dynamique des fluides computationnelle, seules les études non stationnaires et stationnaires seront proposées. Vous êtes libre de choisir d’autres types d’études pour votre calcul. Des séquences d'étapes de recherche définissent le processus de résolution et permettent de calculer la sélection des variables du modèle à chaque étape. Les solutions de toutes les étapes précédentes de l’étude peuvent être utilisées comme contribution aux étapes suivantes.

Analyse paramétrique, optimisation et évaluation

À n'importe quelle étape de l'étude, vous pouvez exécuter une analyse paramétrique (balayage), qui peut inclure un ou plusieurs paramètres du modèle, notamment des dimensions géométriques ou des paramètres de conditions aux limites. Vous pouvez effectuer des balayages paramétriques sur divers matériaux et leurs propriétés, ainsi que sur une liste de fonctions spécifiées.

Le modèle de mélangeur statique en spirale a été créé à l'aide du générateur de modèles COMSOL Multiphysics ®.

Le cours au choix est conçu pour étudier les profils d'apprentissage en mathématiques naturelles, en mathématiques physiques et en technologies de la 10e à la 11e année. L'une des tâches principales de l'enseignement spécialisé dans une école secondaire est d'orienter le diplômé vers le choix d'un métier pour une socialisation réussie dans la société et une adaptation active au marché du travail. Le contenu du programme vise à consolider les concepts, lois, réglementations, théories dans les principales sections de la physique : mécanique, théorie de la cinétique moléculaire, électrodynamique et à développer la capacité d'appliquer les connaissances acquises dans des activités pratiques, notamment à utiliser l'informatique.

L'utilisation de la modélisation informatique des processus physiques permet de développer la capacité d'effectuer des recherches à l'aide d'un ordinateur, ainsi que de comprendre les capacités et les limites d'applicabilité d'une expérience informatique.

Le cours au choix : "Modélisation de processus physiques sur ordinateur" est à finalité appliquée.

Télécharger:

Aperçu:

Établissement d'enseignement municipal

Lycée n°1

"J'affirme"

Directeur d'école ________/ Damasheva A.A./ Arrêté n°92/1 du 05.10.20..

Considéré lors de la réunion du Ministère de la Défense : __________

Chef du ministère de la Défense :_________ /Popova G.N./

Examiné en réunion du Conseil méthodologique

03.10.20..

Responsable : _________ / Tulenkova A.G../

Programme

cours au choix

"Modélisation de processus physiques sur un ordinateur."

10e-11e année.

Compilé par : Fattakhova Z.Kh.,

Professeur de physique,

G. Sovetski

20...g.

Note explicative.

Le cours au choix est conçu pour étudier les profils d'apprentissage en mathématiques naturelles, en mathématiques physiques et en technologies de la 10e à la 11e année. L'une des tâches principales de l'enseignement spécialisé dans une école secondaire est d'orienter le diplômé vers le choix d'un métier pour une socialisation réussie dans la société et une adaptation active au marché du travail. Le contenu du programme vise à consolider les concepts, lois, réglementations, théories dans les principales sections de la physique : mécanique, théorie de la cinétique moléculaire, électrodynamique et à développer la capacité d'appliquer les connaissances acquises dans des activités pratiques, notamment à utiliser l'informatique.

L'utilisation de la modélisation informatique des processus physiques permet de développer la capacité d'effectuer des recherches à l'aide d'un ordinateur, ainsi que de comprendre les capacités et les limites d'applicabilité d'une expérience informatique.

Le cours au choix : "Modélisation de processus physiques sur ordinateur" est à finalité appliquée.

Le but du cours :

Connaissance pratique des principales voies et méthodes d'application des connaissances dans la pratique ;

Spécialisation intra-profil dans les profils de formation en mathématiques naturelles, physico-mathématiques et technologiques ;

Offrir aux étudiants la possibilité de satisfaire leur intérêt individuel pour l'étude des principes pratiques de la physique dans le processus d'activité cognitive lors de la réalisation d'expériences et de recherches sur les processus physiques sur un ordinateur.

Objectifs principaux :

Accompagner l'étudiant dans l'autodétermination professionnelle;

Développer un intérêt pour la physique et l'informatique;

Développer des compétences pour résoudre des problèmes et les modéliser sur ordinateur ;

Mettre en pratique les types d'activités qui dominent dans de nombreuses professions d'ingénierie et techniques liées à l'application pratique de la physique et des technologies de l'information.

Développer la capacité d'appliquer l'acquisition de connaissances à la résolution de problèmes, de réaliser des expériences sur un ordinateur, de traiter les résultats de la recherche, de simuler des processus physiques sur un ordinateur, de travailler avec la littérature scientifique et méthodologique.

Les étudiants doivent être capables de :

Effectuer des recherches définies par programme à l'aide de modèles informatiques ;

Résoudre des problèmes physiques, construire des tableaux, des diagrammes ;

Travailler avec les médias (rechercher et sélectionner des informations, prendre des notes, les résumer) ;

Présenter les résultats obtenus ;

Modéliser des processus physiques sur ordinateur et effectuer leurs recherches.

Méthodes et formes d'organisation de la formation :

Lors de la conduite des cours, des formes de cours telles que des cours d'introduction, des exercices pratiques sur la résolution de problèmes, le travail indépendant des étudiants (collectif, groupe, individuel), des consultations sont utilisées.

Lors de travaux avec des modèles informatiques, des activités de recherche sont organisées pour établir expérimentalement des dépendances entre les quantités. Selon le niveau de maîtrise de la méthode de recherche par les étudiants, le niveau d’autonomie dans sa mise en œuvre et la nature de l’accompagnement de l’enseignant peuvent être différents.

En plus de la méthode de recherche, il est conseillé d'utiliser une méthode de recherche partielle, dans certains cas informative et illustrative. Cette dernière méthode est utilisée lorsque les étudiants n'ont pas les bases nécessaires pour utiliser des méthodes productives.

La matière qui compose le contenu du cours au choix correspond à l'état

niveau éducatif de l'éducation physique au niveau du profil, et en relation avec lequel il n'élargit pas tant l'éventail des connaissances disciplinaires des étudiants qu'il l'approfondit en renforçant les composantes extra-disciplinaires et méthodologiques du contenu.

Moyens d'éducation:

Les principaux supports pédagogiques sont répertoriés dans le programme du cours. Cependant, la question de l’utilisation des ordinateurs dans les cours au choix mérite une discussion particulière. L'utilisation des ordinateurs personnels est possible dans plusieurs directions :

Application de programmes de formation informatique pour la modélisation de processus physiques;

Recherche d'informations sur Internet;

Application de systèmes informatisés.

L'utilisation d'ordinateurs comme moyen de présentation d'informations.

Il existe aujourd'hui un assez grand nombre de programmes de formation informatique en physique. Parmi eux, il y en a à la fois nationaux et étrangers, offrant diverses opportunités à l'enseignant et à l'étudiant. Les programmes qui permettent non seulement d'observer la progression d'une expérience, mais également de modifier certains paramètres peuvent être considérés comme bons.

(par exemple : « Physique Ouverte », « Physique Vivante »).

La durée du cours est de 34 heures (17 heures - physique, 17 heures - informatique).

Planification pédagogique et thématique

		Nombre d'heures			Formes travail	Formes de contrôle
		Total	La physique	FIV
	Problème n° 26, 27, 45. A. P. Rymkevich. Assis. problèmes de physique. MS Excel.				Conversation, travail avec un ordinateur personnel.	Évaluation des graphiques construits.
	Résolution de problèmes graphiques. Problème n°56, 57, 65, 72.				Travail individuel avec un PC.	Évaluation des travaux pratiques.
	Problème n°77, 83 (PRG).				Leçon - atelier	Évaluation du modèle créé
	Problème n°230, 235, 236. N. Ougrinovitch. Informatique et technologie de l'information.				Travail individuel avec un PC.	Évaluation du modèle créé
	I. Semakin. Livre de problèmes - atelier. Page 155				Travail individuel avec un PC	Évaluation du modèle créé
	I. Semakin. Cahier de problèmes – page atelier. 167.				Conversation, travail avec un PC.
	Problème n°366.				Travail individuel avec un PC	Évaluation du modèle créé
	Problème n° 394, 397, 399. A. P. Rymkevich.				Conversation, travail avec PC	Évaluation de la tâche pratique
	Problème n° 673, 674. A. P. Rymkevich.				Conversation, travail avec un PC.	Évaluation du modèle créé
	Simulation des oscillations d'un pendule mathématique. Étudier le graphique des vibrations harmoniques. Problème n° 422, 417, 418, 428.				Travail individuel avec un PC.	Évaluation du modèle créé
	Notation exponentielle des nombres lors de la résolution de problèmes de physique moléculaire. Problème n°486, 479.				Conversation, travail avec un PC.	Évaluation des graphiques construits.
	Problème n° 538, 539.				Travail individuel avec un PC	Évaluation des graphiques construits
	I. Semakin. Livre-atelier à problèmes Tome 2. Page 178.				Travail individuel avec un PC	Évaluation des graphiques construits.
	Explorez les circuits électriques avec le programme ouvert de physique Règles de Kirchhoff pour les chaînes ramifiées. V.A. Balash. Problèmes de physique et méthodes pour les résoudre. Page 290.				Conversation, travail avec PC	Évaluation de la mise en œuvre d'une tâche pratique.
	Problème n° 844, 845.				Travail individuel avec un PC.	Évaluation du modèle créé.
	(Demi additionneur, déclencheur).				Travail individuel avec un PC.	Évaluation du modèle créé.
	Présentation de modèles de processus physiques créés indépendamment.

			Simulation par ordinateur	Col. - en heures
	Mouvement rectiligne uniforme. Construction et lecture de graphiques de vitesse et de déplacement.	Lois du mouvement uniforme	Tracer un graphique de mouvement uniforme
	Mouvement rectiligne uniformément accéléré. Résolution de problèmes graphiques.	Lois du mouvement uniformément accéléré	Insérer une image. Construction.
	Détermination de l'ampleur de l'accélération, du déplacement et de la vitesse lors d'un mouvement uniforme.	Mouvement également alterné	Construire un modèle de mouvement
	Modélisation des processus physiques. Modèle de « Mouvement d'un corps projeté selon un angle par rapport à l'horizontale » dans des feuilles de calcul.	Ajout de mouvement.Calcul des paramètres.	Atteindre la cible. Étude de modèle
	Etude de modèles physiques. Modèle du mouvement des corps célestes et des planètes. Calcul de l'altitude de l'orbite stationnaire du satellite terrestre.	Formules pour le mouvement circulaire	Modèle de mouvement planétaire.
	La loi de conservation de la quantité de mouvement et son application pour calculer la vitesse d'une fusée.	Dérivation de la formule de la loi de conservation de la quantité de mouvement.	Calendrier des mouvements de fusée.
	Le modèle de « boucle morte » de l’expérience scolaire. Programmation dans l'environnement Turbo-Pascal.	Loi de conservation de l'énergie.	Horaire de l'avion.
	Détermination de l'efficacité d'un mécanisme simple à l'aide d'une expérience informatique.	Théorie des mécanismes. Ajout de forces.	Expérience informatique.
	Modèle de contrôle de processus. Valeur de rétroaction. Moteur à combustion interne.	Auto-oscillations.	Maquette d'un mécanisme d'horlogerie.
	Modèle de contrôle de processus. Valeur de rétroaction. Moteur à combustion interne.	Équation d'oscillation.	Graphique des fluctuations.
	Notation exponentielle des nombres lors de la résolution de problèmes de physique moléculaire	Théorie moléculaire - cinétique	Modèle de la masse et de la taille des molécules.
	Tracer des graphiques d'isoprocessus dans l'environnement d'automatisation des calculs MathCad.	Lois sur le gaz.	Cycle de Carnot.
	Représentation graphique des champs électriques et magnétiques.	Électrodynamique. Champ électrique et magnétique.	Les lignes électriques.
	Explorez les circuits électriques à l'aide du programme Open Physics.	La loi d'Ohm, la loi de Kirchhoff.	Modèle d'un circuit électrique en fonctionnement.
	Simulation du mouvement d'une particule chargée dans un champ électrique et magnétique.	Le mouvement des électrons dans un tube électro-rayon.	Etude du mouvement.
	Modélisation d'éléments logiques informatiques à l'aide de circuits électriques. (Demi additionneur, déclencheur).	Logique.	Circuits de modélisation.
	Présentation de nos propres développements.

Littérature:

1. L'informatique. Livre de problèmes - atelier. Tome 2./ Éd. Semakina I.G., Hennera E.K. - M. : "Laboratoire". 2001.

1. Balash V.A. Problèmes de physique et méthodes pour les résoudre. Manuel de l'enseignant. - M. : « Lumières », 1983.

1. Manuel d'auto-instruction. TurboPascal "7.0". Moscou - Saint-Pétersbourg - Nijni Novgorod - Rostov sur le Don - Ekaterinbourg - Samara - Kiev - Kharkov - Minsk. 2003.

1. Rymkevitch A.G. Collection de problèmes de physique, 9e à 11e années. - M. : "Outarde", 2000.

1. Moguilev A.V., Pak N.I. L'informatique. / Ed. Henner E.K. - M. : "ASA Déma", 1999.

1. Taevski A.Yu. Manuel d'auto-apprentissage pour travailler avec M. Office, Word 27\2000 Excel 97|2000/, email. Kiev, "A.S.K.", 2002.

1. P.I. Sovertkov. Modélisation informatique divertissante en mathématiques élémentaires. Didacticiel. - M. : "Hélios ARV", 2004.

1. N. Ougrinovitch. Informatique et technologie de l'information. Manuel pour les classes 10-11 / N.D. Ugrinovich, - M. : "Binom. Laboratoire de connaissance", 2003.

1. Kassianov V.A. La physique. 10 e année. Cahier de texte. - M. : "Drofa", 2001.

Volodia a écrit:

J'ai essayé de télécharger la version d'essai de Matlab/Simulink + SimMechanics, mais sur le site Web des développeurs, après avoir rempli les formulaires, ils ont dit qu'ils m'autoriseraient à télécharger s'ils en avaient eux-mêmes le désir, puis qu'ils me contacteraient.

Oui. Ils permettent généralement de télécharger SimMechanics si vous possédez déjà une licence Matlab...

Si vous êtes issu de la Faculté de Mécanique et Mathématiques, alors il est fort probable qu'il y ait des licences étudiants Matlab là-bas. Le fait est que Matlab, je me permets de le dire, est aujourd'hui le progiciel de mathématiques appliquées le plus répandu et le plus universel, tant en milieu académique qu'en production (par exemple, dans notre usine). SimMechanics est ce qu'on appelle une boîte à outils - une extension du noyau sur un sujet spécifique. En plus de la mécanique, il existe une vingtaine de boîtes à outils, par exemple, traitement du signal, statistiques, optimisation, etc. Chaque boîte à outils est équipée d'une interface graphique standard qui permet de créer un modèle de l'architecture souhaitée à l'aide de la souris. À savoir, vous devez faire glisser les icônes nécessaires des objets utilisés dans le champ de travail et déterminer les « entrées » et les « sorties » des objets. Chacune des boîtes à outils peut être achetée en option, en fonction des besoins spécifiques.

En toute honnêteté, je note que SimMechanics est une boîte à outils relativement nouvelle (elle est apparue pour la première fois il y a environ 3 ans), c'est-à-dire qu'elle n'a probablement pas la même stabilité que, par exemple, Simulink, qui existe depuis « l'éternité ».

Personnellement, j'utilise Matlab dans 2 situations. Premièrement, si vous avez besoin de tester un nouvel algorithme ou une nouvelle méthode, Matlab vous permet de programmer en style C sans problème. De plus, le package comprend des opérations vectorielles optimisées (BLAS), de l'algèbre linéaire (LAPACK) et une interface de visualisation très avancée pour les diagrammes 2-3D. Deuxièmement, lorsqu'il est nécessaire d'utiliser diverses fonctions mathématiques dans notre programme, le compilateur (c'est une sorte de boîte à outils Matlab Compiler) vous permet de compiler les fichiers du programme Matlab (fichiers m) en DLL. Mathworks permet à des tiers d'utiliser cette DLL gratuitement (aucune licence supplémentaire requise).

Si le programme Matlab avec boîtes à outils n'est pas nécessaire à des fins commerciales, je peux noter que ce logiciel est très courant parmi les utilisateurs privés en Russie, c'est-à-dire il est relativement facile à acquérir.

Volodia a écrit:

Sur le site du développeur ITI-SIM + SimulationX 2.0, je n'ai trouvé aucun lien pour télécharger la version d'essai.

J'ai volontairement fourni le lien parce que... c'est une alternative moins chère à ADAMS. Cependant, si vous avez besoin, comme cela a été écrit au début, de calculer des collisions de corps de formes complexes, alors je ne suis pas sûr qu'ITI-SIM ou Matlab vous aideront. Le modèle d’impact 3D lui-même est une science complexe à part entière.

Volodia a écrit:

Par exemple, un ensemble de particules est donné, sous la forme de points dans un espace tridimensionnel, d'un corps rigide. Chaque particule a une masse et un vecteur vitesse. Est-il vrai que les vecteurs vitesses de toutes les particules d'un corps absolument rigide sont parallèles ?

Non parce que le corps peut tourner, axe de rotation instantané...

Les programmes de modélisation 3D peuvent aider à transformer certaines idées en de superbes modèles et prototypes qui pourront ensuite être utilisés à diverses fins. Ces outils vous permettent de créer des modèles à partir de zéro, quel que soit votre niveau de compétence. Certains éditeurs 3D sont assez simples, de sorte que même un débutant peut les maîtriser en peu de temps. Aujourd'hui, les modèles 3D sont utilisés dans une grande variété de domaines : cinéma, jeux informatiques, design d'intérieur, architecture et bien plus encore.

Choisir le meilleur logiciel de modélisation est souvent difficile, car il n’est pas facile de trouver un programme possédant toutes les fonctionnalités nécessaires. FreelanceToday attire votre attention sur 20 programmes de modélisation 3D gratuits.

Daz Studio est un logiciel de modélisation 3D puissant mais entièrement gratuit. Cela ne veut pas dire qu’il s’agit d’un outil facile à apprendre ; les débutants devront passer beaucoup de temps à étudier les capacités du programme. Les créateurs du programme ont pris soin de l'expérience utilisateur, mais la commodité de Daz Studio ne sera pas immédiatement appréciée. L'une des fonctionnalités du programme est la création d'images 3D accélérées par GPU lors du rendu, ce qui permet de créer des modèles très réalistes. Daz Studio prend également en charge la création de scènes et des fonctionnalités pour animer des modèles.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X

Le logiciel de modélisation 3D gratuit Open SCAD est conçu pour le design sérieux (design industriel, intérieurs, architecture). Les créateurs du programme s'intéressaient beaucoup moins aux aspects artistiques. Contrairement à d'autres programmes similaires, Open SCAD n'est pas un outil interactif : c'est un compilateur 3D qui affiche les détails du projet en trois dimensions.

Disponible pour: Fenêtres | OS X | Linux

AutoDesk 123D est un large ensemble d'outils divers pour la CAO et la modélisation 3D. Grâce au programme, vous pouvez concevoir, créer et visualiser presque n'importe quel modèle 3D. AutoDesk prend également en charge la technologie d'impression 3D. Le site principal d'AutoDesk 123D comporte plusieurs sites satellites où vous pouvez trouver de nombreux modèles 3D gratuits intéressants que vous pouvez expérimenter ou simplement utiliser à vos propres fins.

Disponible pour: Fenêtres | OS X | iOS |

Meshmixer 3.0 vous permet de concevoir et de visualiser des structures 3D en combinant deux ou plusieurs modèles en quelques étapes simples. Le programme dispose pour cela d'une fonction pratique « couper et coller », c'est-à-dire que vous pouvez découper les pièces nécessaires du modèle et les coller dans un autre modèle. Le programme prend même en charge la sculpture : l'utilisateur peut créer une sculpture virtuelle, façonner et affiner la surface de la même manière que s'il sculptait un modèle en argile. Et tout cela en temps réel ! Le programme prend en charge l'impression 3D, les modèles finis sont entièrement optimisés pour l'envoi à l'imprimante.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X

3DReshaper est un logiciel de modélisation 3D abordable et facile à utiliser. Le programme peut être utilisé dans divers domaines tels que l'art, les mines, le génie civil ou la construction navale. 3DReshaper prend en charge divers scénarios et textures et dispose de nombreux outils et fonctionnalités utiles pour faciliter le processus de modélisation 3D.

DisponiblePour: les fenêtres

Le programme gratuit 3D Crafter est conçu pour la modélisation 3D et la création d'animations en temps réel. La principale caractéristique de cet éditeur est son approche intuitive du glisser-déposer. Des modèles complexes peuvent être construits à l'aide de formes simples et le programme prend en charge la sculpture et l'impression 3D. C'est l'un des outils les plus pratiques pour créer une animation.

DisponiblePour: les fenêtres

PTC Creo est un système complet conçu spécifiquement pour les ingénieurs en mécanique, les concepteurs et les technologues. Le programme sera également utile aux concepteurs qui créent des produits à l'aide de méthodes de conception assistée par ordinateur. La modélisation directe vous permet de créer des conceptions à partir de dessins existants ou d'utiliser le programme pour visualiser de nouvelles idées. Les modifications de la géométrie d'un objet peuvent être apportées très rapidement, ce qui accélère considérablement le processus de travail. Le programme, contrairement aux précédents, est payant, mais il existe un essai de 30 jours et une version gratuite pour les enseignants et les étudiants.

DisponiblePour: les fenêtres

Le logiciel gratuit LeoCAD est un système de conception assistée par ordinateur pour les modèles LEGO virtuels. Il existe des versions pour Windows, Mac OS et Linux. Le programme peut être une bonne alternative à Lego Digital Designer (LDD), car il possède une interface simple, prend en charge les images clés et fonctionne en mode animation. C'est le support de l'animation qui distingue LeoCAD des autres programmes de même nature.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X | Linux

Le programme VUE Pioneer vous aidera à créer un modèle tridimensionnel pour visualiser le paysage. Le logiciel peut être utile aux utilisateurs avancés qui recherchent des outils de rendu pratiques. Pioneer vous permet de créer d'étonnants paysages 3D avec un grand nombre de préréglages et offre un accès direct au contenu Cornucopia 3D. En utilisant le programme, vous pouvez créer de nombreux effets d'éclairage.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X

Netfabb n'est pas seulement un programme permettant de visualiser des scènes 3D interactives, il peut être utilisé pour analyser, éditer et modifier des modèles 3D. Le programme prend en charge l'impression 3D et constitue l'outil le plus léger et le plus simple en termes d'installation et d'utilisation.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X | Linux

Le programme gratuit NaroCad est un système de conception assistée par ordinateur complet et extensible basé sur la technologie OpenCascade et fonctionne sur les plateformes Windows et Linux. Le programme possède toutes les fonctionnalités nécessaires et prend en charge les opérations de modélisation 3D de base et avancées. Les fonctions du programme peuvent être étendues à l'aide de plugins et d'une interface logicielle.

DisponiblePour: Fenêtres | Linux

LEGO Digital Designer vous permet de construire des modèles 3D à l'aide de briques LEGO virtuelles. Le résultat peut être exporté vers différents formats et continuer à travailler dans d'autres éditeurs 3D.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X

Le programme gratuit ZCAD peut être utilisé pour créer des dessins 2D et 3D. L'éditeur prend en charge diverses plates-formes et offre de grands angles de vision. La présence de nombreux outils pratiques vous permet de résoudre la plupart des problèmes liés à la modélisation d'objets tridimensionnels. L'interface utilisateur du programme est simple et intuitive, ce qui facilite grandement le processus de dessin. Le projet terminé peut être enregistré au format AutoCAD et dans d'autres formats 3D populaires.

DisponiblePour: Fenêtres | Linux

La version gratuite de Houdini FX, Houdini Apprentice, est utile pour les étudiants, les artistes et les amateurs créant des projets de modèles 3D non commerciaux. Le programme a des fonctionnalités quelque peu épurées, mais en même temps assez larges et une interface utilisateur soigneusement pensée. Les inconvénients de la version gratuite incluent un filigrane qui s'affiche sur la visualisation 3D.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X | Linux

L'application de feuille de calcul de conception vous permet de créer des modèles 3D assez détaillés. Les créateurs du programme ont pris en charge des fonctions qui vous permettent d'éliminer les zones problématiques grâce à des modifications et des ajouts à la conception existante. DesignSpark peut également être utilisé pour modifier rapidement le concept d'un produit 3D. Le programme prend en charge les techniques de modélisation directe et l'impression 3D de modèles.

DisponiblePour: les fenêtres

FreeCAD est un modeleur 3D paramétrique conçu pour créer des objets réels de n'importe quelle taille. L'utilisateur peut facilement modifier la conception en utilisant l'historique du modèle et en modifiant les paramètres individuels. Le programme est multiplateforme et peut lire et écrire différents formats de fichiers. FreeCAD vous permet de créer vos propres modules et de les utiliser ensuite dans des travaux ultérieurs.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X | Linux

Le programme gratuit Sculptris ouvrira une fenêtre sur le monde passionnant de la 3D pour les utilisateurs. Sculptris offre une navigation pratique et une facilité d'utilisation. Le programme peut être facilement maîtrisé même par un débutant n'ayant aucune expérience en art numérique ou en modélisation 3D. Le processus de travail est conçu de manière à ce que vous puissiez oublier la géométrie et simplement créer un modèle, tout en utilisant soigneusement les ressources informatiques.

Disponible pour: Fenêtres | Linux

MeshMagic peut être utilisé pour restituer des fichiers 3D, ainsi que pour créer des objets 2D ou les convertir en 3D. Le logiciel possède une interface intuitive et peut être utilisé pour résoudre une grande variété de problèmes. Mesh Magic ne prend actuellement en charge que Windows. Le résultat est enregistré au format STL populaire, qui peut être ouvert et modifié dans la plupart des outils de modélisation 3D en ligne et hors ligne.

DisponiblePour: les fenêtres

Open Cascade est un kit de développement logiciel conçu pour créer des applications liées à la CAO 3D. Il comprend des bibliothèques de classes C++ personnalisées développées par la communauté qui peuvent être utilisées pour modéliser, visualiser et communiquer des données, ainsi que pour le développement rapide d'applications.

DisponiblePour: Fenêtres | OS X | Linux

Algodou- un programme de conception pour la simulation/animation de mouvements mécaniques d'objets dans le monde physique bidimensionnel. L'utilisateur a accès à des outils pour créer des objets de n'importe quelle forme, pour définir leurs paramètres physiques et cinétiques, pour contrôler les opérations sur les objets tant de manière statique que dynamique. Grâce à ce programme, vous pouvez créer des cours de physique interactifs, des jeux, des simulateurs d'appareils mécaniques... et simplement observer avec curiosité le comportement des objets en fonction des influences extérieures. Pour les créateurs de scènes avancés, il est possible d'enrichir les fonctionnalités à l'aide de scripts.

Création d'objets

OUTILS DE DESSIN

Outil d'esquisse - Crayon- se positionne comme un outil de dessin universel qui remplace les autres. En fait, il y a une certaine tromperie dans cette déclaration, parce que... Pour chaque type de géométrie, il est préférable de choisir l'outil le plus adapté, et il en existe plusieurs. Oui, vous pouvez dessiner n'importe quelle ligne et n'importe quel contour avec un crayon, mais sera-t-il beau, par exemple un cercle ? Les développeurs ont prévu que le crayon puisse tracer des lignes droites - avec la touche Maj enfoncée. Le crayon dessine toujours un chemin fermé, même s'il n'a pas été fermé par l'utilisateur.
Couteau- Couteau- utilisé pour découper une section d'une autre forme. Après avoir travaillé avec le Couteau, la zone découpée ne disparaît pas immédiatement, il faut la sélectionner et la supprimer avec la touche Suppr.
Brosse- Brosse- fonctionne de manière similaire au Crayon, mais contrairement au Crayon, il peut ajuster l'épaisseur du trait. De plus, contrairement au Crayon, le Pinceau ne dessine pas de contours fermés.
Gomme- Gomme- similaire au Knife, mais a une épaisseur réglable.
Polygone- Polygones- Je n'ai pas remarqué beaucoup de différence avec le Pencil. Eh bien, vous pouvez également utiliser cet outil pour sélectionner un objet, le faire pivoter (avec le RMB enfoncé) et le faire glisser (avec le LMB enfoncé).
Engrenage- Engrenage- dessiner des cercles irréguliers. Des figures belles et fonctionnelles sont obtenues. Avant de dessiner, vous pouvez ajuster la taille des dents et leur nombre en dépendra. Des engrenages externes et internes sont possibles.
Boîte- Rectangle- dessiner des rectangles. Cet outil simple a une option, Sélectionner en encerclant , qui, lorsqu'elle est cochée, permet à l'outil de sélectionner également des objets lors du contour de plusieurs objets.
Cercle - Cercle- simple et clair comme un cercle nu.
Avion- Bord- création de sols, murs, plafonds sans fin dans le but que les objets, dans la rage de leur dynamique, ne bougent pas, ne s'envolent pas ou ne tombent nulle part.

OUTILS DE RACCORDEMENT ET DE MONTAGE

Chaîne- Chaîne- utilisé pour relier des objets avec une chaîne ou une corde dont la force et la taille des maillons peuvent être ajustées.
Printemps- Printemps- après avoir connecté deux objets avec un ressort par RMB (bouton droit de la souris) sur le ressort, vous pouvez appeler le menu contextuel du ressort et ajuster sa longueur, ainsi que les paramètres de raideur et d'atténuation.
Fixer- Dispositif de retenue- il suffit de rendre immobile le ou les objets sous ce marqueur pendant l'animation de la scène.
Essieu- Axe- fixer deux objets avec un axe sur lequel l'objet va tourner. Ensuite, cet axe peut être converti en moteur et définir sa direction de mouvement, notamment à l'aide des touches de raccourci du spectateur.

Créer un objet unique

Si vous avez déjà suffisamment joué avec l'arsenal d'outils intégrés pour dessiner des objets, vous souhaiterez alors avoir un objet avec une géométrie et une texture non standard. C'est possible et facile :
- Tout d'abord, vous devez préparer la forme souhaitée dans un éditeur graphique et l'enregistrer sous forme de fichier PNG avec un arrière-plan transparent.
- Ensuite, dans Algodoo, chargez cette figurine sur scène :
- - Dessinez n'importe quel contour fermé, par exemple un cercle ;
- - Sélectionnez-le et appuyez sur le bouton en haut à droite ;
- - Cliquez sur le bouton dans la fenêtre des paramètres de l'interface de la figure qui s'ouvre ;
- - Un gestionnaire de fichiers s'ouvrira (pas si pratique) - vous devrez y sélectionner le fichier PNG souhaité sur le disque.
- Notre cercle sera rempli de ce dossier ;
- Dans la fenêtre des paramètres de l'interface de la figure, cliquez sur le bouton.
Woo-a-la, c'est fait. C'est vrai, pas complètement et avec des réserves, s'il s'agit d'une figure composée de pièces séparées. Dans ce cas, vous devez d'abord combiner les formes dans un groupe - utilisez RMB pour appeler le menu contextuel et sélectionnez Sélection> Groupe. Désormais, dans un état statique, vous pouvez faire glisser et transformer la figure dans son ensemble. Mais dès que vous démarrez l’animation, la figurine tombe et s’effondre en ses éléments constitutifs. Je n'ai pas encore trouvé comment éviter cela, car... Je viens tout juste de m'intéresser au programme.
Une autre note sur la texture. Il peut être déplacé, tourné, mis à l'échelle à l'intérieur de la figure - pour cela, il existe un outil spécial qui fonctionne bien avec la souris :
- Déplacer - avec LMB enfoncé ;
- Rotation - avec RMB enfoncé.
- Mastabate - avec la molette de la souris.

Scène et son animation

Une fois les objets dessinés, placés à leur place, équipés de moteurs, de ressorts... il ne reste plus qu'à appuyer sur le bouton ci-dessous sur le panneau de commande de la scène et tout se mettra en mouvement (avec une bonne planification). En fait, pour déboguer ce bouton (qui est remplacé par la touche [Espace]), vous appuyerez dessus constamment et dans les premiers temps. Que peut-on dire d'autre sur la scène :
- déplacer la scène - appuyez sur le bouton du panneau inférieur et déplacez-la tout en maintenant LMB ;
- changer l'échelle - tournez la molette de la souris tout en maintenant enfoncée la touche Crtl ou le bouton du panneau inférieur ;
- ajustez la vitesse de l'animation - lorsque vous cliquez sur le bouton, un curseur apparaît au-dessus ;
- allumer/éteindre la gravité - avec un bouton sur le panneau ;
- régler la direction et la force du vent à l'aide du bouton présent sur le panneau ;
- afficher une grille auxiliaire, qui peut être utile dans une position statique de la scène pour un positionnement plus précis des objets - pour cela, utilisez le bouton du panneau inférieur - un simple clic allume la grille, et un double clic affiche la fenêtre de réglage des paramètres de la grille.
- annuler les actions - boutons standard sur le panneau.

Dictionnaire anglais-russe de termes physiques

Angle - angle
Superficie - superficie
Attraction - attraction (d'objets entre eux)
Collision - collision (dans la pratique du programme, l'appartenance d'objets à l'un ou l'autre calque, Collision Layer, affecte quels objets doivent entrer en collision les uns avec les autres et lesquels ne doivent pas)
Densité - densité
Énergie - énergie
Force - force
Geler - geler
Friction - friction
Gravité - gravité (gravité de la Terre)
Immortel - immortel (une propriété d'un objet à cause de laquelle le tueur ne peut pas le tuer)
Tueur - tueur (une propriété d'un objet grâce à laquelle il détruit tous les objets non immortels qu'il touche)
Liquéfier - liquide (n'importe quelle forme peut être transformée en liquide)
Masse - masse
Miroir Miroir
Momentum - impulsion, quantité de mouvement
Terrain - un graphique des changements dans le temps de certaines caractéristiques physiques d'un objet
Indice de réfraction - indice de réfraction
Restitution - restauration (dans la pratique du programme, il s'agit de « caoutchouté », qui affecte le rebond d'un objet après une collision avec un obstacle)
Vitesse - vitesse
Spongify est un type d'objet inventé par les auteurs du programme, dont les propriétés physiques sont similaires à celles d'une éponge ou d'un jouet en peluche.
Force - force
Vitesse de vitesse