Методы моделирования и анализа динамического нагружения тонкостенных конструкций

• Автор: Куравский, Лев Семенович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Модель для описания движения тонкостенной конструкции, находящейся под воздействием акустической нагрузки

1.1. Моделирование динамического поведения

1.2. Акустическая нагрузка

1.3. Вычисление собственных форм и частот колебаний.

1.4. Верификация метода коррекции наложением упругоинерционных связей

1.5. Оценки параметров демпфирования

1.6. Сходимость решения.

1.7. Краткая характеристика технологии моделирования и

разработанных программных средств

Иллюстрации к главе 1.
Глава 2. Верификация математической модели акустических вибраций.
2.1. Сопоставление расчтных оценок с данными стендовых испытаний панель фюзеляжа пассажирского самолета
2.2. Сопоставление расчтных оценок сданными лтных исследований воздухозаборник сверхзвукового самолта
2.3. Сопоставление расчтных оценок с данными лтных исследований руль высоты пассажирского самолета.
2.4. Сопоставление расчтных оценок с результатами частотных
испытаний панель из композиционного материала.
Иллюстрации к главе 2.
Глава 3. Методы оптимизации.
3.1. Металлические и композиционные панели выбор параметров,
оптимальных с точки зрения акустической выносливости
Иллюстрации к разделу 3.1.
3.2. Оптимизация параметров динамических гасителей при
акустических вибрациях
Иллюстрации к разделу 3.2.
Глава 4. Статистическое моделирование.
4.1. Применение статистического моделирования для исследования акустической нагрузки.
4.1.1. Прогнозирование параметров акустической нагрузки по ковариационным матрицам напряжений в конструкции с использованием конфирматорного факторного
анализа
4.1.2. Прогнозирование параметров акустической нагрузки с
использованием оптимальных частотных характеристик
Иллюстрации к разделу 4.1.
4.2. Оценка вероятностных характеристик усталостного разрушения
4.2.1. Модели и методы
4.2.2. Приложение к анализу результатов эксплуатации.
4.2.3.Приложение к анализу результатов стендовых
испытаний.
Иллюстрации к разделу 4.2.
Глава 5. Нейронные сети в задачах виброакустики.
5.1. Краткие сведения о нейронных сетях.
5.2. Нейросетевое моделирование для оценки параметров реакции и нагрузки виброакустических систем.
5.2.1. Прогнозирование временных реализаций реакции и нагрузки
5.2.2. Прогнозирование спектров реакции и нагрузки
Иллюстрации к разделу 5.2.
5.3. Использование самообучающихся нейронных сетей для
диагностики виброакустических систем
Иллюстрации к разделу 5.3.
5.4. Диагностика и прогнозирование усталостного разрушения
тонкостенных конструкций
Иллюстрации к разделу 5.4.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Установлена применимость сетей Кохонена для диагностики состояния виброакустических систем в тех случаях, когда заранее невозможно предсказать ни все возможные виды неисправностей, ни изменения, которые они могут вызвать в контрольных характеристиках. Разработана система оценок качества работы нейронных сетей на базе статистических критериев согласия. Практическая ценность диссертационной работы обусловлена ее прикладной направленностью. Представленные в диссертации методы оценки характеристик акустической нагрузки по данным тензометрии или виброускорениям, измеренным в контрольных точках конструкции, обеспечивают получение информации о нагрузке в тех случаях, когда прямые измерения слишком дороги или невозможны из-за наличия агрессивной среды (например, при исследовании воздухозаборников самолетов). Рассмотренные способы применения нейронных сетей и оценки качества их работы могут использоваться для диагностического контроля технического состояния виброакустических систем. Предложенные статистические методы прогнозирования динамики усталостного разрушения, вызванного воздействием акустической нагрузки, позволяют конструкторам и специалистам по эксплуатации обоснованно оценивать продолжительность службы и обосновывать регламенты плановых осмотров конструкций. Полученные в диссертации результаты к настоящему времени были использованы для решения различных задач специалистами Авиационного комплекса им. С. В. Ильюшина, Государственного научного центра «Летно-исследовательский институт им. М. М. Громова» и Федерального государственного унитарного предприятия «Российская самолетостроительная корпорация «МиГ». Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на 4-м (С. Петербург, ) и 6-м (Лингби, Дания, ) Международных конгрессах по звуку и вибрациям (International Congresses on Sound and Vibration), 6-й и 7-й Международных конференциях по современным достижениям в динамике конструкций (International Conference on Recent Advances in Structural Dynamics - Саутгемптон, Великобритания, и ), Международной конференции EURO-NOISE (Мюнхен, Германия. Международной конференции "Методы и средства экспериментальных исследований в аэронавтике", посвященной -летию ЦАГИ (Жуковский, ), 7-й и 8-й Всероссийских конференциях “Нейрокомпьютеры и их применение" (Москва, , ), конференции по диагностическому контролю технического состояния Condition Monitoring- (Оксфорд, Великобритания, ) и других научных мероприятиях. Публикации. По результатам проведенных исследований опубликованы печатные работы, в том числе 1 монография, 9 статей в отечественных журналах и отраслевых научных изданиях (“Нейрокомпьютеры: разработка и применение", “Journal of Technical Acoustics” (издается в С. Петербурге), "Программные продукты и системы", "Вопросы авиационной науки и техники" и др. Journal of Sound and Vibration", “Twin Research"), статей в трудах рецензируемых международных и отечественных научных конференций и конгрессов. Методы, позволяющие проводить обоснованный выбор параметров металлических и композиционных панелей, оптимальных с точки зрения акустической выносливости. Методы оценки характеристик акустической нагрузки по данным тензометрии или виброускорениям, измеренным в контрольных точках конструкции. Методика применения сетей Кохонена для диагностики состояния виброакустических систем в тех случаях, когда заранее невозможно предсказать ни все возможные виды неисправностей, ни изменения, которые они могут вызвать в контрольных характеристиках; система оценок качества работы нейронных сетей на базе статистических критериев согласия. ГЛАВА 1. Движение конструкции представляется следующей системой обыкновенных дифференциальных уравнений, которые* можно вывести из принципа Гамильтона-Остроградского. У,^ + ©? Р, (/), I = 1,. Р{ (/) = ^Ри^сг - обобщенная сила; ? И/(? Р(х,1) - поле нагрузки. Представление реализаций акустической нагрузки опирается на ряд гипотез о ее пространственно-временной корреляции. Нагрузка полагается конвектирующим полем случайных сил, которое описывается следующей взаимной спектральной плотностью пульсаций давления [. В случае пропорционального или малого демпфирования [, с.