Информационное обеспечение проектирования изделий различного назначения в настоящее время составляет основу их конкурентоспособности. Оценка устойчивости изделий к дестабилизирующим воздействиям может быть получена на основе натурного или вычислительного эксперимента. на этапе проектирования изделий для обоснования проектных решений целесообразно использовать численные методы анализа физических процессов при заданных или прогнозируемых эксплуатационных воздействиях. Проблема состоит в необходимости предотвращения разрушения и рационального, эффективного использования материала. При проектировании конструкций для предотвращения возможного разрушения необходимо:
– выбрать материал, определить прочностные характеристики, непосредственно связанные с возможностью разрушения, обосновать выбор гипотезы разрушения;
– выбрать коэффициент безопасности (коэффициент запаса прочности) согласно требованиям, предъявляемым к конструкции и определить максимально допустимую нагрузку материала конструкции;
– найти размеры и форму конструкции, как правило, минимальной материалоемкости, определяя её геометрические характеристики по результатам сопоставления распределения нагрузки по объему материала и ее максимально-допустимым значением.
Разрабатываются логико-математические модели описания и модификации конструкций. К отличительным признакам моделей относятся:
– используется описание области проектирования, как области формирования и автоматического структурно-параметрического синтеза конструкций;
– создаются модели, не только проектируемых конструкций, но и процессов их преобразования или модификации;
– решаются задачи с нефиксированным количеством переменных проектирования и переменных состояния (под переменными проектирования понимаются переменные, подлежащие изменению для улучшения, оптимизации конструкции, переменные состояния характеризуют поведение конструкции при заданных воздействиях);
– используются переменные как для описания параметров и характеристик, так и для описания структуры;
– реализуются принципы композиции и декомпозиции моделей при автоматическом вычислении функций состояния.
Такой подход позволяет решать задачи автоматического структурно-параметрического синтеза конструкций, их модельного построения и исследования реакций на заданные воздействия [1].
На рисунке показано решение задачи вычисления формы несущей конструкции по заданному нагружению. Конечная форма используется для обоснования конструктивного исполнения рамы стойки авиационного тренажера. Конфигурация получена путем многократного вычисления напряженно-деформированного состояния и удаления материала, имеющего минимальную энергию формоизменения.
а б в
Решение задачи автоматического синтеза конфигурации рамы, устойчивой к заданным воздействиям: а – исходная форма; б – удаление материала и образование отверстий; в – конечная форма
Автоматически создаются новые оптимальные конструктивные формы. Обеспечивается решение практических задач снижения материалоемкости конструкций, на этапе проектирования.