Введение. Сетчатые анизогридные композитные оболочки (рис. 1), выступающие составными элементами агрегатов космических лета-тельных аппаратов, относятся к силовым конструкциям, набор струк-турных элементов которых должен обеспечивать прочность и жест-кость оболочки под действующими нагрузками [1]. На разных стадиях проектирования и диагностики таких конструкций необхо-димо решать задачи их оптимизации по массе [2], определять их со-ответствие поставленным техническим условиям, по данным нераз-рушающих и разрушающих натурных испытаний [3].Методы оптимального проектирования сетчатых оболочек регу-лярной структуры широко известны. В случае нарушения регулярно-сти ребер возникают сложности, которые вынуждают проектировщи-ков переходить от задач оптимизации к задачам рационального проектирования, в которых не требуется находить экстремум целевой функции. Эти задачи связаны с анализом влияния конструктивных параметров на напряженно-деформированное состояние конструк-ции, причем целью такого анализа является выполнение всех ограни-чений. Т.В. Бурнышева, О.А. Штейнбрехер 2Инженерный журнал: наука и инновации # 9·2017Рис. 1. Сетчатые анизогридные конструкции:Постановка задачи. Представим математическую модель сетча-тых конструкций в формальном виде [4]:где χ -вектор переменных состояния (перемещений, напряжений и деформаций); -оператор модели, который отображает элементы пространства воздействий на элементы пространства состояний; -вектор параметров модели, объединяющий «внутренние» характери-стики моделируемого объекта (физико-механические константы ма-териалов, геометрические размеры конструкции, размеры сечений конструктивных элементов и т. п.); ř -вектор переменных воздей-ствий (приложенные силы). Задача рационального проектирования конструкции заключается в определении значений структурных параметров модели , которые удовлетворяют изначально заданным ограничениям, без условия ми-нимума критерия оптимизации. Для сетчатых оболочек в качестве ограничений структурных параметров рассматривают габариты кон-струкции (ее радиус и высоту), заданное число спиральных и/или кольцевых ребер и т. д., а также ограничения по прочности, жестко-сти и устойчивости. Запишем задачу рационального проектирования конструкции.Известно: начальные значения структурных параметров модели Х 0 ; вектор переменных воздействий ř; модель реакции конструк-ции на воздействия χ = ()ř.Требуется определить: структурные параметры модели Х , при которых выполняются ограничения структурных параметров конструкции F () ≥ 0 и параметров состояния Ф(χ) ≥ 0. О рациональном проектировании окантовок люков отсека…Инженерный журнал: наука и инновации # 9·2017 3Решение данной задачи в виде вектора структурных параметров модели не единственное. На практике получают одно или несколько решений, из которых конструктор выбирает окончательный вариант.Метод и инструмент решения поставленной задачи. Для ре-шения задачи рационального проектирования сетчатых оболочек с нарушением регулярности реберной структуры использовался ме-тод, основанный на проведении в...
The paper focuses on an approach to solving the problem of parametric optimization of anisogrid mesh shells with an irregular structure. Mesh structures are widely used in building and engineering. This study deals with the optimal design of such structures used in aerospace industry. The problem of optimal design of mesh structures is relevant, as it makes it possible to increase the efficiency of their use, minimizing the weight, provided the strength and stability conditions are met. In our work we formulate the problem of optimal design of mesh structures in general form, and introduce an optimization algorithm based on the simplex search method in which we use a partial predicate of a feasible region to describe the non-convex smooth areas of boundaries. The results of solving the optimization problem for a particular structure with a violation of the regularity of the rib structure are given. Findings of research show that the considered algorithm can be used for optimal design of both regular and non-regular mesh structures.
Layered composites formed by unidirectional layers are widely used in aviation in the most loaded areas of the aircraft. Data on the elastic properties of the layers are required for the strength and stiffness calculation of structural elements made of such materials. There are two possible approaches to address the problem. The first approach is based on solving the problem of micromechanics using methods of the theory of elasticity. The second approach consists in developing a simplified model of a unidirectional layer. Analysis of the model can provide for fairly simple formulas for determination of the effective stiffness of a unidirectional layer. A comparative analysis of the results obtained in both approaches revealed the limits of applicability of approximate formulas derived for evaluating the effective characteristics of the different types of composites depending on the volume content of fibers. The effective elastic characteristics of unidirectional composites are determined by the finite element method in the framework of the linear theory of elasticity. The boundary value problem is solved for a characteristic representative element selected in accordance with the physical and geometric parameters of the medium of an ordered structure. A set of algorithm-programs has been developed under ANSYS environment which automates calculations of the elastic characteristics of materials depending on the volume content of fibers at different ratios of the elastic properties of fibers and binder, and on the parameters of the curvature of the fiber cross-sectional profile. The results obtained by the numerical method are compared with the data obtained experimentally and by approximate formulas.
No abstract
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.