Оптимизация элементов авиационных конструкций из композиционных материалов в дискретной постановке

• Автор: Черняев, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ ПАКЕТА СЛОЕВ

ПРЕДИСЛОВИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Композиционные материалы и их применение в авиационной технике

1.2 Основные соотношения классической теории слоистых пластин

1.3 Обзор основных методов проектирования тонкостенных конструкций из композиционных материалов

Инженерная методика

Квазиизотропные конструкции

Равнопрочные конструкции

Оптимальные конструкции
1.4 Задачи исследования
2. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Разработка модели оптимизации параметров гладкой композитной панели
2.2 Разработка генетического алгоритма
Принцип работы простого ГА
Разработка способов настройки ГА
Динамическая настройка параметров Г А
Настройка ГА по тестовым моделям
2.3 Методика отыскания оптимальных параметров авиационных конструкций из композиционных материалов

2.4 Выводы по второй главе
3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ УКЛАДКИ СЛОЕВ В ТОНКОСТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1 Разработка модели оптимизации последовательности укладки слоев гладкой композитной панели
3.2 Разработка генетических алгоритмов
3.3 Разработка тестовой модели
3.4 Сравнительная характеристика разработанных алгоритмов
3.5 Выводы по третьей главе
4. ОПТИМИЗАЦИЯ ТРЕХСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НЕСУЩИМИ СЛОЯМИ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1 Разработка модели оптимизации трехслойной панели
4.2 Разработка комбинированного генетического алгоритма
4.3 Оценка работоспособности КГА
4.4 Выводы по четвертой главе
5. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
5.1 Реализация программного обеспечения
5.2 Проектирование композитного крыла легкого многоцелевого самолета
5.3 Выводы по пятой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ №1
ПРИЛОЖЕНИЕ №2
ПРИЛОЖЕНИЕ №3
ПРИЛОЖЕНИЕ №4 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ограничение особого рода, позволяющее, по мнению авторов, сделать конструкцию более технологичной [например, 64, 76, 94, 96]. Интересной особенностью данных работ является учет эмпирического правила о недопустимости чередования подряд более четырех слоев одинаковой ориентации. Известны также работы по оптимизации ударной прочности [92] и стоимости [90] композитов, в которых использовались генетические алгоритмы.
В последнее время появился ряд исследований, в которых для решения задач оптимизации композитных конструкций применялись другие перспективные стратегии, относящиеся к эволюционным методам. Например, в работах [65, 66] рассматривается применение т.н. алгоритма модельной закалки (simulated annealing) для оптимизации параметров и последовательности укладки слоев в составе композитной панели, а в работе [68] - известного метода поведения толпы (particle swarm optimization) для аналогичных целей.
Основным недостатком всех этих работ является отсутствие внимания к одной из наиболее острых проблем всех эволюционных алгоритмов — проблеме выбора их собственных параметров, не являющихся постоянными величинами для разных классов целевых функций, и напрямую определяющих эффективность работы алгоритма. Таким образом, не гарантируется, что найденные решения действительно являются оптимальными.
1.4 Задачи исследования
Цель данного исследования формулируется следующим образом: разработать методику, алгоритмы и программное обеспечение для проектирования элементов авиационных конструкций из волокнистых композиционных материалов с учетом широкого спектра ограничений по прочности, жесткости и технологических особенностей их строения. Для достижения этой цели необходимо: