Оптимизация распределения материала в комбинированных авиационных конструкциях

• Автор: Болдырев, Андрей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 157 с. : ил.

С ОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПРЕДИСЛОВИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Декомпозиция процесса проектирования конструкций

1.2. Обзор методов оптимизации распределения материала в конструкциях

1.2.1. Методы математического программирования

1.2.2. Методы критериев оптимальности

1.2.2.1. Полнонапряженный проект

1.2.2.2. Критерий равномерной плотности энергии деформаций

1.2.2.3. Критерий эквивалентного ограничения перемещений
1.2.2.4. Гибридный критерий оптимальности
1.2.2.5. Критерий наиболее нарушенного ограничения
1.2.2.6. Обобщенный критерий оптимальности
1.2.2.7. Итерационные схемы непрямой оптимизации
1.3. Особенности оптимизации тонкостенных комбинированных конструкций
1.4. Задачи и особенности тестирования алгоритмов оптимизации
1.5. Цель и задачи исследования
2. ОПТИМИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА В ТОНКОСТЕННЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
2.1. Постановка задачи оптимизации
2.2. Анализ чувствительности
2.2.1. Ограничение на обобщенные перемещения
2.2.2. Ограничение на частоты собственных колебаний
2.2.3. Ограничение на величину критической скорости

дивергенции несущих поверхностей
2.3. Оптимизация комбинированных конструкций при ограничениях на напряжения
2.4. Оптимизация комбинированных конструкций на широкий спектр ограничений
2.5. Выводы по главе
3. ТЕСТИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОПТИМИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА В КОНСТРУКЦИЯХ
3.1. Методика тестирования
3.2. Первая группа тестов. Фермы
3.3. Вторая группа тестов. Мембранные конструкции
3.4. Третья группа тестов. Тонкостенные комбинированные конструкции
3.5. Анализ результатов тестирования
3.6. Выводы по главе
4. РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ И РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
4.1. Краткое описание системы РИПАК
4.2. Особенности реализации алгоритмов оптимизации
4.3. Исследование композиционного киля самолета

4.4. Проектирование пилона самолета ИЛ-86 под новый двигатель
4.5. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
А ДМ - аэродинамическая модель,
ГМ - гибридный метод,
КОС - крыло обратной стреловидности,
КТО - конструктивно-технологические ограничения,
КЧ - коэффициенты чувствительности,
МКЭ - метод конечных элементов,
МПГ - метод проекции градиента,
КЭМ - конечноэлементная модель,
НЖК - наиболее жесткая конструкция,
ОМКО - обобщенный метод критериев оптимальности,
ПЛМКО - последовательная линеаризация в методе критериев оптимальности,
ПНП - полнонапряженный проект,
ПО - программное обеспечение,
ПП - проектная переменная,
РИПАК - расчет и проектирование авиационных конструкций,
САПР - система автоматизированного проектирования,
СУБД - система управления базами данных,
ЭОП - эквивалентное ограничение перемещений,
А - длина одномерного элемента, площадь в плане двумерного,.
[А00] - матрица аэродинамических коэффициентов влияния упругой несущей поверхности,
[А(Ю] -матрица аэродинамических коэффициентов влияния жесткой несущей поверхности,
[а] - булева матрица перехода от матрицы подконструкции к глобальной матрице,
[а(р)] - диагональная матрица площадей панелей аэродинамической модели,
7. Если исчерпано заданное число итераций для внутреннего цикла, то перейти к пункту 14. Если в пункте 6 найдено хотя бы одно пассивное ограничение, то перейти к пункту 5. В противном случае перейти к пункту 8.
8. Для пассивных ПП по (2.72) или (2.73) найти множители у. или V
9. В разряд активных перевести ПП, для которых у;<0 или у.<0.
10. Если в пункте 9 не найдено ни одной псевдопассивной ПП, то перейти к пункту 11. Иначе перейти к пункту 5.
11. Назначить новые значения ПП по (2.65).
12. В разряд пассивных перевести ПП, для которых нарушены ограничения (2.5) и (2.6).
13. Если в пункте 12 найдена хотя бы одна пассивная ПП, то перейти к пункту 5. Иначе перейти к пункту 14.
Конец внутреннего цикла.
14. у=у+1 . ПП, полученные в пункте 11, принимаются в качестве исходных для дальнейшей оптимизации.
15. Если достигнута сходимость или исчерпано число итераций для внешнего цикла, то перейти к пункту 16. В противном случае перейти к пункту 2.
Конец внешнего цикла.
16. Завершение процесса оптимизации.
Данный алгоритм обозначим А2. Отметим, что А1 можно получить удалением пунктов 8, 9, 10 из А2 и заменой в пункте 7 передачи управления с пункта 8 на пункт 11.
В рамках данных алгоритмов можно организовать поиск конструкций, удовлетворяющих различным критериям оптимальности, рассмотренных в главе 1 (пункт 1.2.2).Каждыйкритерийзадаетопределенныйнаборфизических ограничений и ограничений проектных переменных.
Результаты тестирования алгоритмов А1 и А2 приведены в главе 3 данной работы.