Введение к работе
Актуальность работы. Современные отечественные конструкторские разработки должны соответствовать уровню лучших мировых образцов. Решение этой задачи сводится к поиску оптимальных технических решений, что по ряду причин затруднительно или невозможно без применения вычислительной техники.
В наши дни наблюдается развитие систем автоматизации проектирования (САПР) в промышленном производстве, где используется в частности для проведения конструкторских работ. Применение САПР в промышленной отрасли позволяет существенно снизить затраты времени и средств на создание новых и модернизацию существующих изделий.
Бескаркасные цилиндрические своды из металлического профиля трапециевидного сечения, как несущая и ограждающая конструкция, имеет достаточно большой спектр применения в промышленности. Цилиндрические своды способны перекрывать значительные площади. За счет использования листов трапециевидного профиля несущая способность свода обеспечивается без применения каркаса, что значительно упрощает и облегчает изделие. Данное решение к тому же является достаточно технологичным.
Исходя из этого, эффективность исследуемой в настоящей работе конструкции бескаркасного цилиндрического свода оценивалась по массе изделия на один квадратный метр (удельной массе) перекрываемой площади и характеристиками напряженно - деформированного состояния.
В предшествующих исследованиях не были установлены закономерности влияния основных параметров бескаркасного цилиндрического свода на удельную массу изделия и характеристики напряженно - деформированного состояния.
В связи с этим возникла необходимость исследования характеристик напряженно - деформированного состояния и создания универсальной научно-обоснованной методики по выбору рациональных конструктивных параметров бескаркасного цилиндрического свода.
Основная идея работы заключается в том, что разработанная система автоматизации проектирования позволяет, исходя из технического задания, оптимизировать параметры бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения.
Целью диссертационной работы является разработка системы автоматизации проектирования бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения.
Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:
обосновать критерий эффективности процесса автоматизации проектирования бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения;
разработать математическую модель напряженно-деформированного со-
стояния бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения;
подтвердить адекватность разработанной математической модели;
с помощью разработанной математической модели выявить закономерности, связывающие основные конструктивные параметры бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения с критерием эффективности;
разработать систему автоматизации проектирования бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения.
Объектом исследования настоящей работы является процесс автоматизации проектирования бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения.
Предметом исследования являются закономерности процесса автоматизации проектирования бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения.
Методы исследования. В работе использованы базовые положения теории упругости твердого деформируемого тела, методы математического моделирования, математического анализа, прикладной математики, теории алгоритмов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложен критерий эффективности процесса автоматизации проектирования бескаркасного цилиндрического свода из металлического профиля трапециевидного сечения, отражающий металлоемкость изделия и его прочностные и деформативные свойства;
разработана с достаточной для инженерных расчетов точностью математическая модель напряженно-деформированного состояния бескаркасного цилиндрического свода из металлического профиля трапециевидного сечения;
разработан алгоритм реализации статического расчета и проверки комплекса условий первой и второй группы предельных состояний элементов бескаркасных цилиндрических сводов;
разработан алгоритм оптимизации основных конструктивных параметров бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения в соответствии с критерием эффективности;
предложены инженерная методика и алгоритм автоматизации проектирования бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения;
на основе предложенной инженерной методики и алгоритма автоматизации проектирования разработан программный продукт для расчета основных конструктивных параметров бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения и визуализации проектных решений.
Практическая ценность работы состоит в инженерной методике, алгоритмах автоматизации проектирования и программном продукте для расчета основных конструктивных параметров бескаркасного цилиндрического свода из металлического профиля трапециевидного сечения. Инженерная методика
внедрена на предприятии и в учебный процесс для курсового и дипломного проектирования.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на 62-й научно-технической конференции СибАДИ (Омск 2008); IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (20-21 мая 2009 г); 63-й научно-технической конференции СибАДИ (Омск 2009); Всероссийской научно-техническая конференции "Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века" посвященной 90-летию со дня рождения доктора технических наук, профессора В.Д. Белого (6-7 декабря 2006 года); I Всероссийской конференции «Проблемы оптимального проектирования сооружений» (8-10 апреля 2008 Новосибирск: НГАСУ, 2008).
Публикации. По результатам работы опубликовано 13 печатных работ, в том числе 1 статья в издании, рекомендованном ВАК.
Внедрение результатов работы. САПР бескаркасных цилиндрических сводов из металлического профиля трапециевидного сечения внедрена в Научно - техническом центре экспертизы «СПЕЦ», ООО «СтальКон», западносибирском представительстве австрийской фирмы Zeman International (предприятие ООО «Монтажпроект» г. Омск).
