Оптимальное проектирование дисков

При проектировании дисков конструктор опирается на свой опыт, создавая новую или модифицируя известную конструкцию, а затем осуществляет поверочный расчет на прочность. Это приводит к многократному повторению расчетов и требует значительных затрат при выборе наилучшего варианта. Разработка методов оптимального проектирования диска с учетом условий работы и требований прочности, реализованная в виде системы автоматического проектирования на ЭВМ, является актуальной задачей. Решение этой задачи позволяет выявить взаимосвязь различных требований, предъявляемых к прочности, долговечности, рабочим параметрам конструкции и к характеристикам материала при [c.6]

Постановка задачи оптимального проектирования дисков [c.201]

Получение более общего способа оптимального проектирования диска, позволяющего учесть все возможные нагрузки и условия работы, различные критерии прочности и ограничения, возможно только при использовании методов математического программирования [35, 134 и др. ]. Методы математического программирования позволяют находить экстремум функции многих переменных при наличии ограничений. Функция, или минимизируемый функционал, который называют целевой функцией, определен в области, множество точек которой удовлетворяют всем ограничениям и представляют собой допустимые решения. Рассмотрим п переменных /i,- (i = 1, 2,. .., п), которые образуют rt-мерный вектор G (h) — целевая функция. Область определения целевой функции ограничена. Ограничения имеют вид неравенства [c.202]

На рис. 7.1 показана общая структурная схема программы оптимального проектирования диска. Содержание каждого из блоков зависит от целей и уровня проектирования. В работе 135] рассмотрено профилирование симметричного диска минимальной [c.203]

Оптимальное проектирование дисков с учетом требований к частоте собственных колебаний, [c.214]

Экономия дефицитных высокопрочных материалов, создание легких конструкций дисков при обеспечении их надежной работы в условиях эксплуатации являются важной задачей проектирования большинства современных турбомашин. На практике конструктору и расчетчику приходится многократно изменять конструкцию и проводить поверочный расчет на прочность до окончательного получения проекта, удовлетворяющего различным требованиям. Автоматизация этого процесса при математической формулировке задачи оптимального проектирования [78, 95] позволяет ускорить процесс проектирования конструкции и получать проект диска, удовлетворяющий всем требованиям. [c.201]

Некоторые аналитические решения задачи проектирования круглых пластин получены на основании теории предельного равновесия [133]. Известны попытки применения методов теории управления и принципа максимума Понтрягина для проектирования диска [25, 40, 66]. Эта задача решается в предположении, что материал подчиняется определенному критерию текучести при наложении ограничений на эту величину и определении оптимального управления (закона распределения толщин), отвечают,его заданным ограничениям при минимуме массы. Перечисленные методы позволяют решать некоторые частные задачи. [c.202]

При анализе напряжений элементов машин и при расчете сосудов наполнения или оболочек при комбинированных тепловых и механических воздействиях возникают в основном задачи плоского напряженного состояния. При анализе термопластических напряжений не появляется существенно новых особенностей. Новой проблемой является оптимальное проектирование, например определение оптимальной толщины диска, вращающегося в заданном тепловом режиме. [c.169]

Таким образом, с точки зрения массы диска и запасов прочности показатель т имеет оптимальное значение. В данном примере он равен единице. При увеличении размера отверстия в диске, при прочих равных условиях, напряжения в диске возрастут, а оптимальное значение т несколько увеличится. При проектировании дисков оптимизация профиля ведется путем подбора т и пробных расчетов. [c.291]

Проблема автоматизации проектирования и технической подготовки производства оптимальных систем виброизоляции включает со,здание математического обеспечения 1) для автоматического выбора оптимального принципа работы, структуры и параметров систем виброизоляции 2) для автоматизации конструирования систем виброизоляции с оптимальными структурой и параметрами этот этап завершается разработкой чертежей, выдаваемых на графопостроители, магнитные диски и ленты, перфоленты и перфокарты для последующего ввода в ЭВМ, 3) для автоматизации изготовления узлов оптимальных систем виброизоляции на станках с числовым программным управлением. [c.314]

На рис. 7.7, б даны эпюры радиальных и окружных напряжений в диске (варианты 10—12) соответствующий проект показан штриховой линией. На рис. 7.8 показаны эпюры напряжений для проектов 1—3. Варианты 10—12 подтверждают предположение о том, что при задании большого требуемого запаса по разрушающей частоте вращения (здесь кы л/ = 1,3, кы n = 1-25) по сравнению с запасами по напряжениям ка, = l,4-i-l,l, ка = 1,4-ь-1,1) на результаты проектирования влияют только первые два ограничения. Все полученные решения при различных величинах ко, N и 09 /V одинаковы фактические запасы по напряжениям в оптимальном проекте получились большими 1,43, /еао=1,44. [c.211]

С увеличением размеров и скоростей современных машин становится все более важным при проектировании инженерных конструкций проводить исследования колебаний, возникающих в них. Хорошо известно, что решить имеющие большое практическое значение проблемы балансировки машин, крутильных колебаний в валах и зубчатых передачах, колебаний турбинных лопаток и дисков, выбора оптимальной частоты вращения валов, колебаний железнодорожных полотен и мостов, вибрации фундаментов и т. п. можно с помощью теории колебаний. Только используя эту теорию, можно определить наиболее благоприятные размеры конструкции, когда рабочие режимы машины отдалены, насколько это возможно, от критических режимов, при которых могут появиться опасные колебания. [c.14]

Для уменьшения дисковых потерь нужно стремиться обеспе чить оптимальные зазоры между дисками 5/ 2К) 0,01 — из опыт проектирования ГДТ), уменьшать радиусы лопастных колес (пр увеличении энергоемкости), устранять в полостях выступающи части, повышать чистоту поверхностей. [c.138]

Задачи типа, рассмотренного в данном разделе, обсуждались впервые Мрузом [25] применительно к оптимальному проектированию пластических конструкций. В более общем виде они обсуждались Прагером [26, 27]. Позднее аналогичным образом рассматривалось оптимальное проектирование упругих конструкций с данной динамической податливостью при действии гармонически изменяющихся нагрузок [28] и оптимальное пластическое проектирование дисков [29]. В этих работах читатель найдет частные примеры. [c.36]

В большинстве ранних работ по профилированию (проектированию) дисков оптимальная конструкция отождествлялась с равнопрочной [54, 63, 72, 88, 106, 119]. Под равнопрочностью понимается равенство максимальных или эквивалентных напряжений, или запасов по напряжениям (см. гл. 4 11), т. е. равновероятность разрушения во всех расчетных сечениях. Такое требование может быть лишь приближенным и выполняется почти во всех сечениях только в сплошном равномерно нагретом диске. Соблюдение этого требования не всегда приводит к получению конструкций минимальной массы (равнонацряженная конструкция является конструкцией минимальной массы для статически определимых систем [90]). В некоторых случаях равнопрочные или равнонапряженные диски могут быть спрофилированы аналитическим путем. Если заранее предположить равенство напряжений некоторым заданным, например предельно допустимым (ст — Oq — а), то для сплоидного диска, нагруженного только силами инерции, функция зависимости толщин от радиуса будет иметь экспоненциальный характер [c.201]

Характерной для вращающихся дисков задачей является задача оптимального проектирования. При пластическом проектировании требуется, чтобы материал всей конструкции оставался пластическим. Мэнсон [161] определил профиль сплошного диска, подвергающегося воздействию неоднородного температурного поля методом проб и ошибок. [c.173]

Полотно диска в большинстве случаев выполняется переменной ТОЛШ.ИНЫ, при этом используются законы изменения по конусу либо гиперболе. В настояш,ее время при использовании методов проектирования дисков в САПР по минимуму массы и необходимого запаса прочности, а также станков с ЧПУ, включенных в САПР, возможно оптимальное решение изменения толш,ины по более сложному закону. На полотне диска предусматривается выполнение фланцев для крепления дисков между собой и с валами и цапфами, буртов крепления колец лабиринтных уплотнений и других конструктивных и технологических элементов, например мест крепления балансировочных грузиков и т. д. [c.186]

Второй подход предполагает целенаправленное достижение такого профиля диска, при котором обеспечивается минимум массы диска при условии выполнения ограничений на местную прочность и несущую способность, а также конструктивных и технологических ограничений. Решение подобной задачи — задачи оптимального проектирования — возможно лишь при использовании современных ЭВМ и эффективных вьиислительных алгоритмов. В настоящее время такой подход к расчету, а точнее к проектированию дисков, а также других ответственных деталей двигателей быстро развивается в рамках системы автоматизированного проектирования. [c.292]

Известные решения рассматриваемой задачи основаны на описанном в первой главе сетчатом анализе и представлены в работах [54, 62, 106, ПО, 129, 134]. Случай плоскостной намотки оболочки вращения рассмотрен в работе [102]. Достаточно общие результаты, связанные с исследованием оболочек, намотанных по геодезическим линиям, представлены в работах [106, 114]. Оптимальная форма сечения торовой оболочки приведена в статье [69], определению рациональной схемы армирования вращающегося диска посвящены работы [58, 108]. Как уже отмечалось, оболочки оптимальной формы могут быть использованы в качестве баллонов давления или днищ для цилиндрических оболочек. Экспериментальное исследование баллонов давления в форме оваллоида представлено в работах [128, 130]. Расчету и проектированию цилиндрических оболочек с днищами посвящены статьи [54, 118, 122, 124, 129], экспериментальные результаты приведены в работе [117]. [c.59]

Капковекий и Лукашевич [115] определили форму диска переходящего в пластическое состояние одновременно во всех точках. Такая форма рассматривалась как оптимальная. Предполагалось, что температура изменяется вдоль радиуса по закону квадратической параболы, а не согласно решению уравнения (4.55). На рис. 32 показана оптимальная толщина круглого диска из материала, подчиняющегося критерию Губера — Мизеса. При принятых предполокениях можно отметить существенное различие между термопластическим и пластическим решениями. Остается еще найти форму, удовлетворяющую принципам оптимального пластического проектирования. [c.173]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...