Моделирование и оптимизация тонкостенных однонаправленно армированных панелей из полимерных композиционных материалов
Диссертация
Практическая значимость работы состоит: в разработке методики, алгоритмов и программных средств для проведения параметрических исследований напряженно-деформированного состояния пространственных неоднородных конструкций типа длинномерных панелей из тонкостенных коробчатых профилейв численных результатах, позволяющих проводить анализ влияния геометрических и упругих параметров… Читать ещё >
Содержание
- 1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
- 1. 1. Использование математического моделирования при проектировании силовых конструкций из композиционных материалов
- 1. 2. Методы расчета и оптимизации несущей способности проектируемых конструкций из композиционных материалов
- 1. 3. Анализ программных средств математического моделирования напряженно-деформированного состояния тонкостенных коробчатых конструкций из композиционных материалов
- 1. 4. Постановка задач исследования. Выбор метода исследования
- 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ОДНОНАПРАВЛЕННО АРМИРОВАННЫХ ПАНЕЛЕЙ
- 2. 1. Объект моделирования, основные уравнения и граничные условия
- 2. 2. Дискретная модель
- 2. 3. Исследование сходимости и оценка погрешности решения, полученного по модели метауровня
- 2. 4. Сопоставление результатов математического моделирования с экспериментом
- 2. 5. Выводы по главе
- 3. ЧИСЛЕННО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ АЛГОРИТМЫ ОПТИМИЗАЦИИ И ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ОДНОНАПРАВЛЕННО АРМИРОВАННЫХ ПАНЕЛЕЙ
- 3. 1. Оптимизация на макроуровне. Начальное приближение оптимума
- 3. 2. Полиномиальная аппроксимация функции отклика
- 3. 3. Численно-аналитический алгоритм оптимизации по модели метауровня
- 3. 4. Оптимизация тонкостенных панелей настила пола вагонов и пешеходных мостов
- 3. 5. Оценки времени выполнения оптимизации
- 3. 6. Выводы по главе
- 4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ОПТИМИЗАЦИИ И ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ОДНОНАПРАВЛЕННО АРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ
- 4. 1. Программное средство формирования структурной модели
- 4. 2. Программная реализация численно-аналитического алгоритма оптимизации
- 4. 3. Выводы по главе
Список литературы
- Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. М.: Наука, 1976.-280 с.
- Айронс, Б.М. Задачи о собственных значениях матриц конструкции: исключение лишних переменных Текст. / Б. М. Айронс // Ракетная техника и космонавтика. Т. 3. 1965. — № 5. — С. 207−211.
- Александров, A.B. Строительная механика. Тонкостенные пространственные системы Текст. / A.B. Александров, Б. Я. Лащенников, H.H. Шапошников. -М.: Стройиздат, 1983.-488 с.
- Алямовский, A.A. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов Текст. / A.A. Алямовский. М.: ДМК Пресс, 2004. — 432 с.
- Амбарцумян, С.А. Теория анизотропных пластин: Прочность, устойчивость и колебания Текст. / С. А. Амбарцумян. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Наука, 1987.-360 с.
- Ануфриков, П. T-FLEX Анализ версии 10 новая версия, новые возможности Электронный ресурс. / П. Ануфриков, С. Козлов, А. Сущих // САПР и графика, 2006, № 7. — http://www.sapr.ru/Archive/SG/2006/7/l7.
- Баничук, Н.В. Введение в оптимизацию конструкций Текст. / Н. В. Баничук. М.: Наука, 1986. — 303 с.
- Баничук, Н.В. Оптимизация форм упругих тел Текст. / Н. В. Баничук. -М.: Наука, 1980.-256 с.
- Биргер, H.A. Прочность. Устойчивость. Колебания. Справочник Текст.: в 3-х т. Т.1. / И: А. Биргер, Я. Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. — 831 с.
- Бирюк, В.И. Методы проектирования конструкций самолетов Текст. / В. И. Бирюк, Е. К. Липин, В. М. Фролов. М.: Машиностроение, 1977. — 232 с.
- Богданович, А.Е. Влияние структурных параметров многослойного пакета на применимость инженерных моделей к расчету динамического изгиба Текст. / А. Е. Богданович, Э. В. Ярве // Механика композитных материалов. — 1989. -№ 1. С.111−118.
- Болотин, В.В. Механика многослойных конструкций Текст. / В. В. Болотин, Ю. Н. Новичков. М.: Машиностроение, 1980. — 375 с.
- Боначчи, Дж. Простыня для моста Электронный ресурс. / Дж. Бонач-чи, Л. И. Елинина, Ю. С. Волков // Строительный эксперт, 1996. — www.stroinauka.ru
- Братусь, A.C. Об оптимальном проектировании гибких стержней Текст. /А. С. Братусь, И. А. Жаров // Прикладная механика. 1990. — Т. 26. — № З.-С. 80−86.
- Браутман, Л. Разрушение и усталость Текст. / Л. Браутман // Композиционные материалы: В 8-ми т. М.: Мир, 1978. — Т. 5. — 484 с.
- Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд.- М: Бином, 1999 г. 560 с.
- Ван Фо Фы, Г. А. Конструкции из армированных пластмасс Текст. / Г. А. Ван Фо Фы. Киев: Техника, 1971.-220 с.
- Ванин, Г. А. К теории волокнистых сред с несовершенствами Текст. / Г. А. Ванин // Прикладная механика. 1977. — № 10. — С. 14−22.
- Ванин, Г. А. Устойчивость оболочек из композиционных материалов с несовершенствами Текст. / Г. А. Ванин, Н. П. Семенюк. Киев: Наукова думка, 1987.-200 с.
- Васидзу, К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности Текст. / К. Васидзу. М.: Мир, 1987, — 537 с.
- Васильев, В.В. Механика конструкций из композиционных материалов Текст. / В. В. Васильев. — М.: Машиностроение, 1988. 272 с.
- Волков, Л.И. Надежность летательных аппаратов Текст. / Л. И. Волков, А. М. Шишкевич. М.: Высш. шк., 1975. — 294 с.
- Вольмир, A.C. Устойчивость деформируемых систем Текст. / A.C. Вольмир. М.: Наука, 1967. — 984 с.
- Гайдачук, В.Е. О принципах и проблемах проектирования авиационных конструкций из композиционных материалов Текст. / В. Е Гайдачук // В кн.: Самолетостроение. Техника воздушного флота. Харьков: ХГУ, 1975. -Вып. 36.- С. 51−56.
- Гайдачук, В.Е. Дифференциальный метод проектирования рациональных корпусных авиаконструкций из композиционных материалов Текст. / В. Е Гайдачук, Я. С. Карпов // В кн.: Самолетостроение. Техника воздушного флота. Харьков: ХГУ, 1977. — Вып. 43. — С. 81−92.
- Глечиков, Д.И. Программное средство построения структурной модели Текст. / Д. Й. Глечиков, А. Е. Анищенко // VII Межрегиональная научно-практическая конференция студентов и аспирантов: Ч. 1. Новокузнецк: НФИ КемГУ, 2007.-С. 8−11.
- Годунов, С.К. Разностные схемы (введение в теорию): учебное пособие Текст. / С. К. Годунов, B.C. Рябенький. М.: Гл. ред. физ.-мат. лит. «Наука», 1977.-439 с.
- Гольденблат, И.И. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов Текст. / И. И. Гольденблат, В. А. Копнов М.: Машиностроение, 1968. — 190 с.
- Григоренко, Я.М. Изотропные и анизотропные оболочки вращения переменной жесткости Текст./ Я. М. Григоренко. Киев: Наукова думка, 1973. — 228 с.
- Гурьев, Н.И. Матричные методы расчета на прочность крыльев малого удлинения Текст. / Н. И. Гурьев, B.JI. Поздышев, З. М. Старокадомская. М.: Машиностроение, 1972. -260 с.
- Гусев, Е.Л. Численный расчет и оптимальное проектирование композитных структур с заданным комплексом свойств Текст. / Е. Л. Гусев // Математическое моделирование. Том 18. — № 8. — 2006 г. — С. 71−77.
- Дегтярь, В.Г. Испытания неоднородных конструкций Текст. / В. Г. Дегтярь, Н. П. Ершов, П. Н. Ершов // Механика и процессы управления: тр. XXXI Уральского семинара. Екатеринбург: Миасский науч.-учеб. Центр, 2001.-С. 40−77.
- Дудченко, A.A. Оптимальное проектирование элементов авиационных конструкций из композиционных материалов: учебное пособие Текст. / A.A. Дудченко. М.: МАИ, 2002. — 84 с.
- Еременко, С.Ю. Методы конечных элементов в механике деформируемых тел Текст. / С. Ю. Еременко. Харьков: «Основа» при Харьк. гос. унте, 1991.-272 с.
- Зарубин, B.C. Математическое моделирование в технике Текст. / В. С. Зарубин. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. — 496 с.
- Замрий, A.A. Проектирование и расчет методом конечных элементов трехмерных конструкций в среде АРМ Structure3D Текст. / A.A. Замрий. М.: Издательство АПМ, 2004. — 208 с.
- Зедгинидзе, И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем Текст. / И. Г. Зедгинидзе. М.: «Наука», 1976. — 390 с.
- Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике Текст. / О. Зенкевич. М.: Мир, 1975.-541 с.
- Каледин, В.О. Численно-аналитические модели в прочностных расчетах пространственных конструкций / В. О. Каледин. — Новокузнецк: НФИ Кем-ГУ, 2000. 204 с.
- Каледин В.О. Об автоматизации параметрического исследования элементов силовых конструкций из композитов на стадии проектирования Текст. / В. О. Каледин // Теория автоматизированного проектирования: Сб. науч. тр. -Харьков, 1986.-С. 81−87.
- Каледин, В.О. Оценка надежности агрегата планера самолета с использованием ЭВМ (Описание комплекса МКЭ КОМПОЗИТ) Текст.: метод, указ. по дипломному проектированию / В. О. Каледин, А. А. Рассоха. Харьков, 1981.-63 с.
- Каледин, В.О. Пакет программ для математического моделирования в механике конструкций Текст. / В. О. Каледин, Д. И. Глечиков // Инновационные недра Кузбасса. IT-технологии: сборник научных трудов. Кемерово: ИНТ, 2008. — С. 342−347.
- Каледин, В.О. Открытая архитектура программ для математического моделирования в механике конструкций / В. О. Каледин, Д. И. Глечиков, В. Д. Локтионов // Вестник МЭИ. 2008. — № 4. — С. 14 — 20.
- Кан, С. Н. Расчет самолета на прочность Текст. / С. Н. Кан, И. А. Свердлов. -М.: Машиностроение, 1966. 519 с.
- Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера: практическое руководство Текст. / А. Б. Каплун, Е. М. Морозов, М. А. Олферьева. М.: Едиториал УРСС, 2003.- 272с.
- Кирилюк, B.C. О возможности оптимизации упругих свойств включения (неоднородности) из условия равнопрочности Текст. / B.C. Кирилюк // Прикладная механика. 1991. — Т. 27. — № 2. — С. 42−47.
- Клюшников, В.Д. Лекции по устойчивости деформируемых систем Текст. / В. Д. Клюшников. М.: МГУ, 1986. — 224 с.
- Композиционные материалы. Справочник Текст.: под редакцией д.т.н., профессора Д. М. Карпиноса. Киев: Наук. думка, 1985. — 592 с.
- Коллатц, Л. Задачи на собственные значения Текст. / Л. Коллатц М.: Наука, 1968. — 503 с.
- Копычко, В.П. Алгоритм определения рациональных параметров поясов композитной балки Текст. / В. П. Копычко // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: темат. сб. науч. тр. Харьков: ХАИ, 1987. — С. 63 — 69.
- Крысько, В.А. Оптимальное проектирование гибких прямоугольных пластин, лежащих на нелинейно-упругом основании Текст. /А.В. Крысько, Т. А. Бочкарева // Прикладная механика. 1986. — Т. 22. — № 4. — С. 56−61.
- Левина, Е.А. Прочность и жесткость коробчатых балок из однонаправ-лено армированных композиционных материалов Текст.: Дисс.. к.т.н. / Е. А. Левина. Новокузнецк: НФИ КемГУ, 2006. — 135 с.
- Ломакин, В.А. Теория упругости неоднородных тел Текст. / В. А. Ломакин. М.: Изд-во МГУ, 1976. — 368 с.
- Ляв, А. Математическая теория упругости Текст. / А. Ляв. Л.: ОНТИ, 1935.-546 с.
- Мажид, К.И. Оптимальное проектирование конструкций Текст. / К. И. Мажид. М.: Высш. шк., 1979. — 237 с.
- Маилян, Р.Л. Строительные конструкции Текст. / Р. Л. Маилян, Д-Р. Маилян, Ю. А. Веселов. Ростов-на-Дону: Феникс, 2004. — 880 с.
- Малков, В.П. Оптимизация упругих систем Текст. / В. П. Малков, А. Г. Угодчиков. М.: Наука, 1981. — 288с.
- Механика композитных материалов и элементов конструкций Текст.: в 3-х т. Т.2: Механика элементов конструкций / А. Н. Гузь [и др.]. Киев: Наук. Думка, 1983.-464 с.
- Марченко, А.Ю. Разработка объектно-ориентированного пакета программ прочностного расчета сетчатых и слоистых армированных конструкций из полимерных композиционных материалов Текст.: Дисс.. к.т.н. / А. Ю. Марченко. Новокузнецк: НФИ КемГУ, 2005. — 139 с.
- Малмейстер, А.К. Сопротивление жестких полимерных материалов Текст. / А. К. Малмейстер В.П. Тамуж, Г. А. Тетере. Рига: Зинатне, 1967 — 339 с.
- Монтгомери, Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных Текст. / Д. К. Монтгомери. Л.: Судостроение, 1980. — 384 с.
- Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) Текст. М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996 г. — 319 с.
- Немировский, Ю.В. Прочность элементов конструкций из композитных материалов Текст. / Ю. В. Немировский, Б. С. Резников. Новосибирск: Наука, сибирское отделение, 1986. — 166 с.
- Образцов, И.Ф. Оптимальное армирование оболочек вращения Текст. / И. Ф. Образцов, В. В. Васильев, В. А. Бунаков. М.: Машиностроение, 1977. -144 с.
- Образцов, И.Ф. Строительная механика летательных аппаратов Текст. / И. Ф. Образцов [и др.]. М.: Машиностроение, 1986. — 536 с.
- Оден, Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред Текст. / Дж. Оден. М.: Мир, 1976. — 464 с.
- Пантелеев, А.Д. К оптимальному проектированию равнопрочных трехслойных пластин и пологих оболочек Текст. / А. Д. Пантелеев // Прикладная механика. 1986. — Т. 22. — № 10. — С. 52−56.
- Парлетт, Б. Симметричная задача собственных чисел Текст. / Б. Парлетт. М.: Мир, 1983. — 384 с.
- Партон, В.З. Динамическая механика разрушения Текст. / В. З. Партон, В. Г. Борисковский. М.: Машиностроение, 1985. — 264 с.
- Пономарев, А.П. Оптимальное армирование маховика Текст. / А. П. Пономарев, В. Н. Бакулин // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: темат. сб. науч. тр. Харьков: ХАИ, 1985. — С. 35 — 40.
- Пономарев, А.П. Оптимизация составных трехслойных оболочек Текст. / А. П. Пономарев [и др.] // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: темат. сб. науч. тр. Харьков: ХАИ, 1985. -С. 63−69.
- Постнов, В.А. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций Текст. / В. А. Постнов, И. Я. Хархурим. Ленинград: Судостроение, 1974.-342 с.
- Пустовой, Н.В. Оптимальное проектирование стержней и подкрепленных пластин на основе минимизации энергии деформации Текст.: Монография / Н. В. Пустовой, Г. И. Расторгуев. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. — 317 с.
- Работнов, Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела Текст.: учеб. пособие для вузов / Ю. Н. Работнов. 2-е изд., испр. — М.: Наука, 1988. -712 с.
- Численно аналитические методы в задачах механики сплошной среды с усложненными физико -механическими свойствами Текст.: Отчет о НИР- Руководитель В. О. Каледин. — Новокузнецк, 1989. — 88 с. — Г.р. № 1 860 119 967. -Деп. ВНТИЦ, инв. № 2 900 000 491.
- Рач, В. А. Оптимизация цилиндрических баллонов давления по критерию массового совершенства Текст. / В. А. Рач // Механика композитных материалов. 1990. — № 3. — С. 489−494.
- Рынков, В.Н. Объектно-ориентированная параллельная распределенная система для конечно-элементного анализа Текст. / В. Н. Рычков, И. В. Красно-перов, С. П. Копысов // Математическое моделирование. Том 14. — № 9. — 2002 г. С. 81−86.
- Сендецки, Дж. Упругие свойства композитов Текст. / Дж. Сендецки // Композиционные материалы. В 8-ми т. Т.2. М.: Мир, 1978. — с. 61−101.
- Современные методы испытаний композиционных материалов Текст. / Г. А. Ванин [и др.] // Научно-методический сборник. НТП-4−92- под ред. А.П. Гу-сенкова. М.: МНТК «Надежность машин», 1992. — 247 с.
- Справочник по композиционным материалам Текст. / под ред. Дж. Любина- пер. с англ. А. Б. Геллера, М.М. Гельмонта- под ред. Б. Э. Геллера. М.: Машиностроение, 1988. — Т. 1: 448 е., Т.2: 584 с.
- Страхов, В.Л. Огнезащита строительных конструкций Текст./ В. Л. Страхов, A.M. Крутов, Н. Ф. Давыдкин. М.: ТИМР, 2000. — 433 с.
- Строительные нормы и правила СНИП 2.05.03−84. Мосты и трубы Электронный ресурс. М.: НИЦ «Мосты», 1992. www.kaska.ru/ arhgost/gost/33/03/18.htm
- Строительные нормы и правила СНИП 3.06.04−91. Мосты и трубы Текст. М.: ЦНИИС Минтрансстроя СССР, 1992. — 97 с.
- Стренг, Г. Теория метода конечных элементов Текст. / Г. Стренг, Г. Фикс. М.: Мир, 1977. — 349 с.
- Сьярле, Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач Текст. / Ф. Сьярле. М.: Мир, 1980. — 512 с.
- Сущих, A. T-FLEX Анализ новая интегрированная среда конечно-элементных расчетов Электронный ресурс. / А. Сущих, П. Ануфриков // САПР и графика, 1994, № 9. — http://www.sapr.ru/Archive/SG/2004/9/24.
- Тимошенко, С.П. Устойчивость упругих систем Текст. / С.П. Тимошенко- пер. с англ. И.К. Снитко- под ред. с примеч. и добавл. статьи В.З. Власова- М.: Госстройиздат, 1946. 532 с.
- Тимошенко, С.П. Механика материалов Текст. / С. П. Тимошенко, Дж. Гере. СПб: Лань, 2002. — 672 с.
- Тихонов, А.Н. Дифференциальные уравнения Текст. / А. Н. Тихонов, А. Б. Васильева, А. Г. Свешников. М.: Наука, 1985. — 232 с.
- Трусделл, К. Первоначальный курс рациональной механики сплошных сред / К. Трусделл. М.: Мир, 1975. — 592 с.
- ПЗ.Фрегер, Г. Е. Расчет и оптимальное проектирование композитных элементов стержневых конструкций Текст. / Г. Е. Фрегер, H.A. Карвасарская // Механика композитных материалов. 1990. — № 3. — С. 501−507.
- Фудзии, Т. Механика разрушения композиционных материалов Текст. / Т. Фудзии, М. Дзако. М.: Мир, 1982. — 232 с.
- Химмельблау, Д. Прикладное нелинейное программирование Текст. / Д. Химмельблау. М.: Мир, 1975. — 536 с.
- Хог, Э. Прикладное оптимальное проектирование. Механические системы и конструкции Текст. / Э. Хог, Я. Apopa. М.: 1983. — 478 с.
- Цай, С. Анализ разрушения композитов Текст. / С. Цай, X. Хан // Неупругие свойства композиционных материалов. -М.: Мир, 1978. С. 104−139.
- Чамис, К. Анализ и проектирование конструкций Текст. / К. Чамис. -М.: Машиностроение, 1978. 300 с. — (Композиционные материалы: в 8-ми т. / К. Чамис- т. 7).
- Чирас, A.A. Математические модели анализа и оптимизации упргопла-стических систем Текст. / A.A. Чирас. Вильнюс: Мокслас, 1982. — 112 с.
- Чирас, A.A. Экстремальные принципы и задачи оптимизации линейно-упрочняющихся упргопластических систем Текст. / A.A. Чирас // Прикладная механика. 1986. — Т. 22. — № 4. — С. 89−96.
- Шимкович, Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows Текст. / Д. Г. Шимкович. ДМК Пресс, 2001. — 448 с.
- Bangerth, W. Using Modern Features of С++ for Adaptive Finite Element Methods: Dimension-Independent Programming in Deal II Текст. / W. Bangerth // Proceedings of the 16th IMACS World Congress 2000. Lausanne, Switzerland, 2000.
- Berveniste, Y. The effect of debonding on the mechanical behavior of fiberreinforced composites Text./ Y. Berveniste, J. Aboudi //16 Int. Congr. Theor. and Appl. Mech. Lyngby, 19−25 Aug., 1984. — 205 p. (англ.).
- McKenna, F.T. Object-Oriented Finite Element Programming: Frameworks for Analysis, Algorithms and Parallel Computing Text.: PhD thesis / F.T. McKenna. -University of California, Berkeley, 1997. 247 p. (англ.).
- Przemieniecki, I.S. Theory of Matrix Structural Analysis Text./ I.S. Przemieniecki. N.Y.: McGraw-Hill Book Company, 1968. — 468 p. (англ.).
- Rabotnov, Yu.N. Strength criteria for fiberreinforced plastics Text./ Yu.N. Rabotnov, A.N. Polilov // Composite Materials. — Report of the 1-st Sov.-Japan. Sympos. on composite materials. Moscow. — 1979. — P. 375−384. (англ.).
- Stefanidis, S. The specific work of fracture of carbon Text. / S. Stefanidis, Y. W. Mai, B. Cotterell // Kevlar hybrid fibre composites. J. Mater. Sei Left. 1985. -4. -№ 8. — P. 1033−1035. (англ.).