Автоматизация параметрического синтеза несущих систем вагонов-платформ

• Автор: Левкович, Федор Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ существующих методик и алгоритмов оптимизации

1.1. Анализ разработанных методик оптимального синтеза несущих конструкций вагонов

1.2 Методы случайного поиска

1.3 Генетические алгоритмы

1.4. Оптимизация несущих конструкций в современных САЕ системах

Цель и задачи диссертации.

Глава 2. Разработка генетических алгоритмов для оптимизации

вагоновплатформ.

2.1. Несущие системы вагоновплатформ. Постановка задачи оптимизации .

2.2. Разработка генетического алгоритма оптимального синтеза стержневых и пластинчатостержневых систем.
2.3. Конечные элементы для расчета несущих систем вагоновплатформ
2.3.1. Стержневой конечный элемент
2.3.2. Пластинчатый конечный элемент
Глава 3. Разработка программных модулей подсистемы оптимизации САПР.
3.1. Общая структура программы
3.2. Реализация алгоритма оптимизации на ПЭВМ.
3.3. Исследование факторов, влияющих на эффективность работы предлагаемой генетической итерационной процедуры.
3.4. Создание диалоговой подсистемы для ввода исходных данных процедуры оптимизации
3.5. Структурная модель системы визуализации
3.6. База данных сортаментов металлопроката.
3.7. Представление выходной информации.
3.8. Подсистема параметрического синтеза в САПР вагоновплатформ
Глава 4. Оптимизация несущей конструкции вагоналесовоза, разработанного в ЗАО УК БМЗ
4.1. Формирование расчетной схемы и конечноэлементной модели. Расчет вагоналесовоза на прочность
4.2. Определение рациональных параметров несущей системы лесовоза
Основные выводы и результаты работы
Список литературы


При ее решении обычно следует учесть значительное число различных ограничений в виде равенств и неравенств, которые вытекают из условий равновесия и совместимости, обеспечения прочности и устойчивости конструкции, а также из требований по дизайну, эргомичности, вписыванию в габариты и многим другим факторам. В настоящее время на основе классических методов теории управления, вариационного и диффиренциального исчисления разработан ряд алгоритмов для отдельных классов задач оптимального проектирования деформируемых объектов [1-]. Однако наибольшее распространение для решения этих задач получили методы математического программирования [-]. Среди этих методов в оптимизации несущих конструкций особая роль принадлежит методу проекции градиента [], позволяющему получать достаточно экономичные алгоритмы при нахождении условных экстремумов. Другой, весьма популярный в этой области вычислительной схемой, является метод пересчета построения дискретно равнопрочных систем [-]. Данный алгоритм не гарантирует нахождения в общем случае экстремума, но дает возможность формировать рациональные проекты при относительно небольших затратах машинного времени. К настоящему времени опубликован целый ряд работ по оптимизации конструкций несущих систем вагонов. В.В. Сарычев [] предложил трехступенчатый алгоритм определения оптимальной номенклатуры профилей для вагонных конструкций. Работа A. A. Битюцкого [] посвящена проблеме построения комплексного метода проектирования, расчетов и испытаний грузовых вагонов. В ней на основе блочно-модульного подхода и специальных приемов геометрического моделирования построен автоматизированный процесс определения основных параметров кузовов грузовых вагонов вплоть до этапа создания технического проекта. В.А. Цараикин [, ] предложил методику определения оптимальных параметров несущих элементов кузова вагона по критерию минимума площадей их поперечных сечений на основе метода покоординатного спуска. Эта методика в дальнейшем была усовершенствована О. М. Савчуком с соавторами []. Работы Е. Н. Никольского и А. Ю. Кузнецова [ - ] содержат оригинальный подход к решению задачи оптимизации несущей конструкции кузова. Основа этого подхода - применение метода чередования основных систем в сочетании с МКЭ. Известно, что в процессе оптимизации итерационными методами нелинейного программирования использование МКЭ для анализа напряженно-деформированного состояния несущей конструкции кузова предусматривает многократное решение систем линейных алгебраических уравнений большого порядка. Это в свою очередь требует существенных затрат машинного времени. Введение метода чередования основных систем значительно снижает порядок решаемых систем уравнений и расширяет практические возможности оптимизационных расчетов. В.П. Разработаны способы анализа глобальности получаемого оптимума и влияния конструктивных отклонений оптимальных параметров на результаты оптимизации. Показана эффективность разработанной методики на примере оптимизации ряда несущих систем. Эта методика нашла применение при оптимизации несущих конструкций кузовов вагонов и других изделий машиностроения [ - ]. В монографии [] В. П. Лозбиневым обобщен ряд методов оптимального проектирования кузовов вагонов. Излагаются особенности анализа напряженного состояния несущих систем вагонов в процессе оптимизации. В работе [] им рассматриваются методы поиска оптимальной структурной схемы и параметров несущих элементов кузовов вагонов, при которых обеспечивается экстремум целевой функции определения металлоемкости, а также стоимости затрат на производство и ремонт вагонов. Суть иерархичности заключается в следующем. Первоначально определяется исходная структура с выполнением приближенной параметрической оптимизации, затем полученная структурная схема принимается неизменной и для нес производится оптимизация параметров уточненным способам. На втором этапе предпринимаются попытки корректировки структуры оптимального варианта для снижения уровня максимальных напряжений в несущих конструкциях. В.В. Кобищанов и П.