Разработка методики поиска рациональных конструктивных решений по грузоподъемным машинам наземных комплексов

• Автор: Со Мин У
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Грузоподъемные машины наземных комплексов как объект диссертационных исследований
ГЛ.. Разновидности ГПМ НК и их основные параметры
1.2. Анализ особенностей конструкции и процессов функционирования различных, видов ГПМ Г1К
1.3. Основные требования, предъявляемые к ГПМ НК при проектировании .
• ' ’ '
1.4: Постановка задач и разработка методологической схемы диссертационных исследований
1.5. Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. Математическое моделирование поведения' ГПМ НК и их несущих элементов при статических и динамических воздействиях
2.1. Применение при математическом моделировании метода конечных элементов - формирование матриц прочности силовых элементов металлоконструкцииГПМ НК
2.2. Математическое моделирование прочности;; металлоконструкций ГПМ НК при статических воздействиях
2.3., Математическое моделирование для исследования работы' ГПМ НК при динамических воздействиях (на примере мостовых кранов наземных комплексов)
2.4. Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. Разработка алгоритмов и программ для экспериментального исследования динамики и прочности ГПМ НК с учетом особенностей механического нагружения
3; Г. Создание программы экспериментального исследования прочности металлоконструкций, ГПМ с учетом особенностей функционирования наземных комплексов

3.2. Разработка компьютерных моделей для анализа динамики и прочности мостовых ГПМ НК средствами программного комплекса ANSYS
3.3. Создание параметрических и имитационных моделей в среде T-Flex CAD для экспериментальной оценки показателей эффективности, отработки технологичности ГПМ НК и оформления результатов проектирования
3.4. Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. Разработка методики поиска рациональных конструктивных решений при создании ГПМ НК
4.1. Математическая постановка задачи поиска рациональных вариантов и анализ методов ее решения
4.2. Разработка программы выбора рациональных решений по силовым схемам, размерам и компоновочным задачам при проектировании ГПМ НК
4.3. Создание программы для многокритериальной параметрической оценки при поиске рациональных конструктивных решений по ГПМ НК на основе применения комплексных критери-ев эффективности
4.4. Разработка методики поиска рациональных проектноконструкторских решений по ГПМ НК, основанной на применении предлагаемых в диссертации математических моделей, алгоритмов и программ
4.5. Выводы по четвертой главе
Заключение
Библиографический список
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации
На современном уровне развития аэрокосмической техники эффективность разрабатываемых изделий в значительной мере зависит от степени совершенства процессов их подготовки к применению. Эта зависимость особенно существенна при реализации современной стратегии параллельного проектирования, когда компоновочные, конструктивно-силовые схемы и расчет характеристик изделий и технологического оборудования наземного комплекса должны выполняться одновременно, причем на ранних стадиях проектирования. Только такой подход может обеспечить принятие рациональных проектно-конструкторских решений при создании универсальных наземных комплексов (НК), обеспечивающих подготовку к применению целых семейств изделий различной конфигурации, когда требуется учет заданных ограничений, индивидуальных особенностей по каждому варианту, а сам процесс проектирования носит компромиссный характер.
Перечисленные выше особенности в полной мере относятся к грузоподъемным машинам наземных комплексов (ГПМ НК), которые обеспечивают выполнение всех видов подъемно-перегрузочных и монтажностыковочных работ при подготовке изделий к применению. Однако в многочисленной научно-технической литературе отсутствуют результаты разработки математических моделей для статического и динамического анализа ГПМ НК и их элементов, а также алгоритмов и программ исследования динамики и прочности ГПМ НК с учетом особенностей механического нагружения, которые необходимы для принятия рациональных конструктивных решений при создании перспективных ГПМ НК на основе комплексных критериев, охватывающих такие характеристики, как значения наибольших напряжений, величины динамической жесткости металлоконструкций ГПМ НК, их массогабаритные характеристики, себестоимость и трудоемкость изготовления металлоконструкций, а также другие критерии.
метода конечных элементов. Так как число неизвестных в окончательной системе уравнений часто весьма велико, то общепринято использовать матричные обозначения, как для сокращения записи, так и для облегчения программирования.
Аппроксимирующие функции чаще всего выбираются в виде линейных, квадратичных или кубических полиномов. Для каждого элемента можно подбирать свой полином, но полиномы подбираются таким образом, чтобы сохранить непрерывность величины вдоль границ элемента. Этот полином, связанный с данным-элементом, называют «функцией элемента» [109].
Пусть необходимо решить уравнение
ЬУ(г) = /(г) с заданными краевыми условиями
Муг) = цг{г
где Ь и М - дифференциальный оператор; У(г) - зависимая фазовая пере-

менная; я = (х],х2,х3,?) - вектор независимых переменных; /(я) и у/(г) — заданные функции независимых переменных.
Метод конечных элементов основан на аппроксимации вектор У(г). Но поскольку оно неизвестно, то аппроксимация- выполняется < выражениями с неопределенными коэффициентами qi
' и(г) = Отф), (2.1)
где От =(Я,Цг,—с1п) ~ вектор-строка неопределенных коэффициентов;
<д(я) - вектор-столбец координатных (иначе опорных) функций, заданных так, что удовлетворяются граничные условия.
При этом речь идет об аппроксимациях решения в пределах конечных элементов, а с учетом их малых размеров можно говорить об использовании сравнительно простых аппросимирующих выражений и (г) (например, ф(£) — полиномы низких степеней). В результате подстановки £/(я) в исходное дифференциальное уравнение и выполнения операций дифференцирования