Введение к работе
АхяхР-З-Ы'С&юиррдМегШь При создании новых силовых конструкций м.цпнн п оборудования требуется с достаточно пысокой точностью прогнозировать параметры их напряженно-деформированного состояния у;>се па ранних стадиях проектирования. Преимущественно используемым видом исследования напряженного состояния на этом этапе является рас-четно-теоретическое. К настоящему времени методы расчета напряженно-деформированного состояния сложных пространстпенных конструкций достигли высокой степени совершенства, позволяя с высокой точностью определять напряжения, перемещения и деформации конструкции произвольной структуры при силовых и термических воздействиях кп:< статического, так и динамического характера.
При создании новых силовых конструкций решаются яри основных вида задач расчета на прочность: проектировочный расчет, в котором конструктивные параметры определяются из условия экстремума критерия качества или из ограничения па параметры напряженного состояния; поверочный расчет, в котором находятся параметры напряженного состояния при заданных значениях конструктивных параметров; и параг метрическое исследование, в котором для целен рационального проектирования отыскивается зависимость ме:кду проектными параметрами, и. характеристиками иапряжлшо-деформированного состояния. Можно уз-, верждать, что существующие методы численного моделирования сло>..-ных пространственных конструкции нашли применение п первую очередь в поверочных расчетах и в задачах оптимизации, но крайне иез:> фективчы при проведении параметрических исследований. Это связано.с высокой стоимостью и трудоемкостью расчета. В то же время при по* пользовании простых расчетных схем, ориентированных на аналитические методы расчета напряженного состояния, задача параметрического, исследования решается весьма просто, но лишь для ограниченного спектра конструкций, с достаточной точностью описываемых такими расчетными схемам;!.
Поэтому представляется актуальной разработка эффективного метода исследования напряженно-деформированного состояния неоднородных пространственных конструкций, сочетающего универсальность численных методов с экономичностью и простотой параметрического исследования, присущими аналитическим методам определения напряженно-деформированного состояния.
Zi?MaJ&ccr,7?2Wf(.'tt является разработка, обоснование и апробация численно-аналитического метода решения задач статики и динамики пространственных конструкции произвольной конструктивно-силовой схемы, в котором объектом расчета является однопараметрическое семейство однотипных моделей, различающихся конструктивным (жесткост-ным, геометрическим или массовый) параметром.
Научная иаяцта работы состоит б разработке метода определения явной зависимости напряженно-деформированного состояния от конст-руктилных параметров сложных миогоэлемептлых пространственных конструкций произвольной формы и структуры, при произвольной анизотропии и неоднородности материала, подверженных как силовым, таї; и термическим воздействиям. Частные методики и алгоритмы параметрического исследования неоднородных пространственных конструкции реализованы в виде пакетов программ для ЭВМ серии ЕС и персональных IBM-совместимых, компьютеров. Проведена апробация созданных методик, алгоритмов и программ на прикладных задачах динамики и прочности авиационных и машиностроительных конструкций. Впервые решены задачи оценки напряжений в перспективных замковых соединениях "металл-композит", напряжений вблизи эллипсоидальной выпуклости г. анизотропной панели, напряженно-деформированного состояния пространственной конструкции размеростабпдьноп платформы из композитов.
Щшяпіішхгл^цяшілжції. определяется разработанными пакетами программ для экономичного расчета динамики и прочности силовых конструкций, а та;;же решениями практически сажных задач, полученными с исподыюйышел созданного аппарата. Проведенное исследование напряжений в большегрузно:! железнодорожной цистерне гюзг-олнлп обоснованно выбрать толщину фадьщдиища. На основе парамстрнческо-го неследовашк; папряжгчшо-дефарыпроьашюго состояния проектируемой размеростебнлыюП платформы m композиционных материале».: определены ее конгтручаиьпиг дердметрм, обеспеникаюшиа выполнен;:!. технических требований. Получении; результаты позволяют улучшит!, технические данные разрабатываемых машин п оборудовании, еннжн' массу силово;"! конструкции при одновременном обеспечении с. прочности и жесткости, за счет большего объема данных, получаемы.'1! ьыгокоточпьш прочностным расчетом при тех же затратах на проведение расчета о-теоргтических работ.
Результаты диссертационной работы использованы при шиолпе нни важнейших НИР, Гфолодныых Сибирской государственной горне-металлургической академией (СпбГГМЛ) в'рамках целгаой комплексної программы Госкомитета РФ по высшему образованию, а также договор ных научно-исследовательских работ, гдлполпяьцшхея СнбГП'ЛА и Харь коьским авиационным институтом в интересах ОКБ им. О.К.Аптопоглі ЦНИИ специального машиностроения, ПГО "Запенбгеояопш", Пи ститута теоретической и прикладной мгхашпеи АН Украины, Залорож ского МКБ "Прогресс", МКБ "Радуга" (г. Дубна). Разработка отдельны; прикладных программ поддерживалась фирмой, "Eagle Dynamic: Limited".
Практическая значимость работы заключаете» не только в содержа щихся и пей решениях конкретных задач, но и в возможности применят! разработанные численно-аналитические методы и созданные пакет ь
программ для анализа широкого класса однородных н композитных пространственных конструкций, в том числе сложной формы.
Д&аиаСЩіОШк результатов, получаемых при использовании предлагаемых алгоритмов, методик и программ прочностного расчета, обеспечивается:
- теоретическим обоснованием сходимости разработанных алгорит
мов, их численной устойчивости, теоретическими оценками погрешности
и интервалов сходішости используемых степенных рядов;
численными экспериментами, позволившими сопоставить результаты решения по предлагаемым методикам с известными решениями молельных задач;
- сопоставлением результатов расчетно-георетического решения
впервые решенных задач с результатами экспериментального измерения
параметров напряженно-деформированного состояния.
Ащойтши.ряб_етъи Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на I Всесоюзной конференции по механике неоднородных структур (Львов, 1983 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Методы и средства машинной диагностики газотурбинных двигателей и их элементов" (Харьков,!933 г.), XII, XIII и XIV Гага-ринских научных чтениях по космонавтике и авиации (Москва. 1983 -1985 г.), ХІЇІ Всесоюзной конференции по теории пластин и оболочек (Таллии, 1983 г.), II Уральской научно-технической конференции "Применение композиционных материалов на полимерной и металлической матрице в машиностроении" (Уфа, 1985 г.), V Всесоюзной конференции по статике и динамике пространственных конструкции (Киев, І985 г.), на
VI Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (Таш
кент, 1986 г.), на Всесоюзной школе "Проблемы оптимизации в машино
строении" (Харьков, 1933 и 19йі\), IV научно-технической конференции
"Методы расчета изделий из высокоэлпетнчиых материалов" (Рига, 1986),
VII Всесоюзном семинаре "Теоретические основы' и конструирование
численных алгоритмов решения задач математической физики" (Кеме
рово, 1930), III Всесоюзной конференции по нелинейной теории упругос
ти (Сыктывкар, 19S9), Всесоюзной гистапхе программных комплексов по
численному решению задач термомеханики (Москва, 1990), Всесоюзном
совещании "Моделирование физико-химических систем и технологичес
ких процессов в металлургии" (Новокузнецк, І991 г.), VIII и X Все
союзных школзх-семннарах "Методы конечних и граничных элементов в
строительной механике" (Усть-Нарпа, 1936; Одесса, 1992 г.), Между
народном азрокоемнческом конгрессе (Москва, 1994 г.), 2-й Московской
международной конференции по композитам (Москва, 1994 г.), 2-й меж
дународной конференции "Динамика, идентификация систем и обратные
задачи" (С.-Петербург, 1994), а также на 43-й и 47-й научно-технических
конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников и
аспирантов Харьковского авиационного института (1986 и 1990 г.) и на
семинаре отдела механики деформируемого твердого тела Института
гидродинамики им. М.А.Лаврентьева СО РАН под руководством профессора, доктора фнз.-мат. наук О.В.Сосннна в 1993 и 1994 г.
Пхйтішщш, По теме диссертации опубликовано 43 печатных работы, 9 депонированных научно-технических отчетов и одна депонированная рукопись статьи. В автореферате приведено 38 основных публикации.
№iJUL/Mg}'Jiay'pajtuucmibi- Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка из 207 наименований и двух приложений; изложена на 226 страницах машинописного текста (исключая список литературы и приложения), содержит 70 рисунков н 4 таблицы. Общий объем диссертации 309 стр.
