Поисковые системы
<<  На организация на безопасность при одновременных работ Google сервисы для учителя От знакомства к творческому использованию  >>
Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов
Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов
Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов
Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов
Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов
Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов
Математическая модель оболочки
Математическая модель оболочки
Методика оптимизации панелированной оболочки
Методика оптимизации панелированной оболочки
Методика оптимизации панелированной оболочки
Методика оптимизации панелированной оболочки
Методика оптимизации панелированной оболочки
Методика оптимизации панелированной оболочки
Методика оптимизации панелированной оболочки
Методика оптимизации панелированной оболочки
Блок-схема алгоритма оптимизации контура поперечного сечения оболочки
Блок-схема алгоритма оптимизации контура поперечного сечения оболочки
Заключение
Заключение

Презентация: «Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов». Автор: LAB CM. Файл: «Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов.ppt». Размер zip-архива: 770 КБ.

Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов

содержание презентации «Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов.ppt»
СлайдТекст
1 Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов

Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов

Старший специалист департамента прочности Симонов Владимир Сергеевич

2 Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов

Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов

Актуальность: постоянная потребность в снижении массы агрегатов ЛА; необходимость в создании оптимальных (рациональных) конструкций агрегатов. Цель: проектирование минимального по массе поперечного сечения панелированной оболочки. Задачи: синтез матмодели панелированной оболочки; разработка методики оптимизации панелированной оболочки. Научная новизна: разработана методика, позволяющая управлять распределением жесткости стенки и усилий по контуру поперечного сечения.

Панели: 1 – боковая; 2 – верхняя; 3 – нижняя.

Рис. 1 Поперечное сечение панелированной оболочки из композиционных материалов

3 Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов

Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов

Задача класса нелинейного целочисленного программирования с ограничениями в виде неравенств. Возможные пути решения задачи: пошаговый перебор структур; применение комплексов МКЭ; применение математических методов оптимизации (метод неопределенных множителей Лагранжа, градиентный метод и т.п.).

4 Математическая модель оболочки

Математическая модель оболочки

Для описания оболочки принимается математическая модель тонкостенного стержня:

Продольные деформации в сечениях оболочки распределяются согласно одноплоскостному закону

(1)

Где a, b, c – параметры одноплоскостного закона распределения деформаций;

Контур поперечного сечения абсолютно жесткий в своей плоскости, т.Е. Окружные деформации

(2)

Обшивка работает в условиях плоского напряженного состояния:

Рис. 2 Силовые факторы, действующие в поперечном сечении оболочки

(3)

Где E? , G?? – модуль упругости в продольном направлении и модуль сдвига материала обшивки соответственно; ??? - сдвиговые деформации.

5 Методика оптимизации панелированной оболочки

Методика оптимизации панелированной оболочки

Согласно принципу суперпозиции, продольные деформации стержня (1) можно представить в виде

(4)

Где ??(mz) = by - деформации, возникающие от действия изгибающего момента mz; ??(my) = az - то же от момента my; ??(nx) = c - то же от продольной силы nx.

Коэффициенты а, b можно выразить через предельные деформации ?в, ?н, ?б:

(5)

Кроме того,

(6)

Где

С учетом (5) и (6) формула для определения деформаций (4) примет вид

(7)

Рис. 3 Продольная деформация стержня

6 Методика оптимизации панелированной оболочки

Методика оптимизации панелированной оболочки

Для заданных величин ?в и ?н положение н.о. предопределено (см. рис. 2), тогда, естественно, должно выполняться условие:

(8)

Где szв, szб, szн, - соответственно механические статические моменты верхней, боковой и нижней панелей относительно оси OZ* или

(9)

где i = (в, б, н); ?i, E?i, - толщина и модуль упругости в направлении оси ОХ i-й панели соответственно. Тогда выражение (8) с учетом (9) примет вид

(10)

Где

Уравнения равновесия моментов относительно осей OZ* и OY:

(11)

Уравнения (11) можно записать в виде, аналогичном (10)

(12)

Где

7 Методика оптимизации панелированной оболочки

Методика оптимизации панелированной оболочки

Записывая выражения (10) и (12) вместе,

(13)

получаем систему уравнений с тремя неизвестными (?E?)в, (?E?)б, (?E?)н , обеспечивающими заданное положение нейтральной оси при фиксированных значениях деформаций ?в, ?н, ?б. Таким образом, решая систему (13), можно найти зависимости:

(14)

Общая формула для определения потока касательных сил в тонкостенном стержне :

(15)

Где

F – ометаемая площадь контура; k – коэффициент асимметрии; dz, dy – механические моменты инерции сечения относительно осей OZ* и OY соответственно; sz, sy – механические статические моменты инерции отсеченной части контура; r – длина перпендикуляра, опущенного из принятого полюса на касательную к контуру поперечного сечения в текущей точке.

8 Методика оптимизации панелированной оболочки

Методика оптимизации панелированной оболочки

Механические моменты инерции Dz, Dy запишутся следующим образом:

(16)

А механические статические моменты отсеченной части контура –

(17)

Как видно из формул (16) и (17), механические моменты инерции и механические статические моменты сечения определяются произведениями (?E?)в, (?E?)б, (?E?)н и геометрией контура, т.е. с учетом (14) справедливо равенство:

(18)

Задавая структуры панелей, можно определить модуль упругости E? и модуль сдвига G??, что позволит определить значения толщины панелей и напряжения, действующие в панелях:

(19)

(20)

Где ?ij = ??ij/?I; ??ij – суммарная толщина слоев с углом укладки ?ij, а ?i - суммарная толщина i-той панели.

9 Блок-схема алгоритма оптимизации контура поперечного сечения оболочки

Блок-схема алгоритма оптимизации контура поперечного сечения оболочки

10 Заключение

Заключение

Выигрыш в массе поперечного сечения оптимальной панелированной оболочки по сравнению с оптимальной непанелированной (постоянная по контуру толщина и структура стенки) представлен на рис. 4. Контур оболочки – окружность, R = 2.7 м. Материал – углепластик однонаправленный ЭЛУР–0.08 на связующем ЭДТ-69Н, с толщиной монослоя 0.08 мм.

Расчетные случаи (нагрузки в сечении): 1. Nx = 1000кН, Mz, My = 1000кНм, Qz, Qy = 100кН, Mx = 100кНм; ? = 0.5 мм*. 2. Nx = 2500кН, Mz, My = 2500кНм, Qz, Qy = 250кН, Mx = 250кНм; ? = 1 мм. 3. Nx = 5000кН, Mz, My = 5000кНм, Qz, Qy = 500кН, Mx = 500кНм; ? = 1.8 мм. 4. Nx = 7500кН, Mz, My = 7500кНм, Qz, Qy = 750кН, Mx = 750кНм; ? = 2.6 мм. 5. Nx = 10000кН, Mz, My = 10000кНм, Qz, Qy = 1000кН, Mx = 1000кНм; ? = 3.4 мм. * Толщина стенки непанелированной оболочки

Рис. 4 Выигрыш в массе панелированной оболочки при разных расчетных случаях

«Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов»
http://900igr.net/prezentacija/informatika/optimizatsija-panelirovannoj-obolochki-iz-kompozitsionnykh-materialov-246146.html
cсылка на страницу
Урок

Информатика

130 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по информатике > Поисковые системы > Оптимизация панелированной оболочки из композиционных материалов