Оптимальное проектирование конструкций как процесс

Оптимальное проектирование конструкций как процесс. [c.163]

Усложнение моделей оптимизации и применяемых методов расчета конструкций выявило потребность в новых, более мощных, чем методы МП, средствах численной реализации оптимизационных моделей. В связи с этим в рассматриваемый период широкое распространение приобретают методы случайного поиска оптимума, в частности метод планирования многофакторных экспериментов [9, 108, 149 и др.]. В целом рассматриваемый период можно оценить как этап осознания важного прикладного значения теории и методов ОПК из композитов. В пользу этого вывода свидетельствует, во-первых, наблюдаемое смещение акцентов в сторону более глубокого анализа различных аспектов постановки и результатов решения конкретных задач оптимизации, а во-вторых, наметившаяся тенденция к разработке общего подхода к проблеме оптимального проектирования конструкций из композитов [19]. В известной степени упомянутая тенденция нашла свое отражение и в настоящей книге, основу которой составляют результаты, полученные в лаборатории моделирования процессов потери устойчивости тонкостенных конструкций Института механики полимеров АН Латвийской ССР. При этом авторы ни в коей мере не претендуют на полноту изложения всех затронутых в книге вопросов, отчетливо сознавая, что в рамках одной книги это сделать практически невозможно. [c.13]

Другая система КОМПАС-ШТАМП 5 ориентирована на автоматизацию проектирования штампов как оригинальных, так и типовых конструкций для различных операций холодной листовой штамповки. В современном машиностроении одним из основных способов получения металлических деталей является литье. Для моделирования литейных процессов используется система ПОЛИГОН, являющаяся в настоящее время одной из лучших отечественных систем. ПОЛИГОН предоставляет возможность технологу-литейщику в диалоге с компьютером разработать оптимальную литейную технологию (геометрия отливки, питающая система, уклоны, холодильники и т. п.) и выбрать оптимальные технологические параметры (температуру заливки, температуру и материалы формы, краску, давление и т. п.). Система КОМПАС-ФОРМА обеспечивает автоматизированное проектирование пресс-форм для изготовления деталей из пластмасс методом литья под давлением. [c.164]

Как всегда, при конкретном проектировании трудно спроектировать кулачковый механизм, который удовлетворял бы всем требуемым показателям в одинаковой степени. Поэтому в процессе проектирования конструктор обычно просчитывает несколько вариантов схем механизма и выбирает из них оптимальный вариант или стремится, учитывая технологическое задание, удовлетворить в той или иной степени основным кинематическим, динамическим, конструктивным и технологическим требованиям к рациональной конструкции механизма. [c.516]

При использовании композиционных материалов необходим новый подход к проектированию самолета. При этом стирается грань различия между конструктором и материаловедом. Конструктор может использовать анизотропию композиционных материалов. Он добивается оптимальных результатов при разработке конкретного узла или агрегата варьированием ориентации волокон и, таким образом, проектирует материал так же, как и конструкцию. Ранее проведенные исследования [12] уже показали такие возможности. Как отмечалось в этой работе, конструктор должен определить не только внешнюю, но также и внутреннюю геометрию узла или агрегата. Этот процесс сопровождается рядом этапов, на протяжении которых материалы и конструкция рассматриваются как непрерывно взаимосвязанные, что отличает его от традиционных методов, используемых для металлов. [c.57]

Торможение роста усталостной трещины и, как предельное проявление этого процесса, создание условий ее нераспространения имеют большое значение для конструкций, безопасных по разрушению. Рациональное проектирование таких конструкций состоит в поиске оптимального соотношения между двумя требованиями. С одной стороны, необходимо добиваться максимальной неодновременности процесса разрушения, т. е. как можно больше продлить время развития трещины. С другой стороны, необходимо добиваться максимальной одновременности процесса разрушения, т. е. как можно более полно использовать прочностные свойства материала, добиваясь наибольшей равнопрочности конструкции. Консервация усталостной трещины удовлетворяет обоим этим требованиям. [c.3]

Современный опыт проектирования и эксплуатации автоматических линий дает большой материал для разработки методики определения оптимальной схемы линии для конкретных условий производства или схемы, которая может быть принята как типовая. При выборе схемы необходимо учитывать характер взаимосвязи грузопотоков, удобство обслуживания, организацию обеспечения линии исходными материалами, сложность конструкции, интенсивность износа опочной оснастки, возможность изготовлять на линии одновременно несколько типов отливок и быструю переналадку на новую модель и другие факторы. Решить эту задачу невозможно без тщательного исследования процесса изготовления формы различными способами уплотнения, особенно прессованием. Решение задачи должно основываться на статистических данных, практических и теоретических исследованиях построения автоматических линий с учетом достижения максимальной экономической эффективности отливок заданного качества, точности и чистоты. [c.196]

Естественно, что каждая сложная работа, состоящая из комплекса отдельных операций, может быть выполнена различными способами и основной задачей технологического процесса является установление наиболее оптимальных способов, что достигается совершенным знанием условий, порядка и способов производства составляющих работ, а также навыком в их проектировании. Составной частью технологического процесса является пояснительная записка, в которой даются пояснения по основным особенностям конструкции пути как до, так и после ремонта, а также по порядку и способу выполнения работ и расстановке рабочих. [c.51]

Так как в процессе проектирования должно быть найдено оптимальное решение, наилучшим образом удовлетворяющее различным (порой противоречивым) требованиям, отыскание его обычно требует разработки нескольких вариантов конструкции, их сопоставления и оценки. [c.11]

Автоматизация проектирования должна использовать типовые технологические процессы и в то же время создавать оптимальные типовые решения на основе научных положений технологии машиностроения. ЭВМ может применяться для оперативного решения технологических задач, а также для разработки нормативных материалов. Большое значение приобретает использование ЭВМ с появлением станков с ЧПУ. Преимущество таких станков состоит не только в значительном сокращении цикла подготовки производства, но и в повышении качества выпускаемой продукции. Детали должны конструироваться с учетом обработки их на станках с ЧПУ. В предварительных конструкторских разработках с помощью ЭВМ могут проверяться различные параметры, проводиться сравнение различных вариантов с целью получения оптимальных конструкций. Теперь не оператор на основании своего опыта или интуиции, а программа определяет то, что выполняет станок. Поэтому в программу должны быть заложены оптимальные технологические решения на основе математического моделирования и использования ЭВМ. Оптимизация технологических процессов на этих станках в будущем должна быть связана с так называемыми систе.мами адаптивного управления. Станку будут переданы такие функции, как выбор оптимальных условий обработки согласно конкретной ситуации. Сам станок будет настраивать инструмент на размер обработки. [c.252]

Важной составной частью процесса проектирования летательного аппарата является этап баллистического проектирования. Под баллистическим проектированием (баллистической завязкой) будем понимать этап процесса разработки, на котором производится выбор основных энергетических характеристик двигательной установки. Выбором этих характеристик при заданных весовых и аэродинамических параметрах летательного аппарата, конструкции и топлива двигателя и параметрах опорной траектории завязываются все летно-технические данные летательного аппарата. Выбор производится из условия обеспечения заданных или оптимальных баллистических характеристик (в последнем случае одновременно определяются и сами баллистические характеристики). Для того чтобы придать этому определению более ясное содержание, рассмотрим, какие данные по элементам летательного аппарата известны из предшествующих этапов разработки. [c.266]

Оптимум и форма частотной характеристики реверберации в разных студиях одинакового объема могут колебаться в достаточно широких пределах в зависимости от формы студии и ее высоты, расположения звукорассеивающих конструкций, вариантов размещения оркестрантов, принятой технологии звукозаписи (с использованием акустических кабин для размещения исполнителей, акустических щитов и тому подобных конструкций). Поэтому указанные оптимальные значения реверберации, заимствованные из нормативных документов, следует рассматривать как первоначальные исходные данные, подлежащие уточнению в процессе акустической настройки студии. Элементы акустической настройки студии должны быть предусмотрены в обязательном порядке уже на стадии ее проектирования. [c.129]

Это, в свою очередь, требует проведения большого объема научно-исследовательских работ, направленных на более глубокое изучение свойств муфт, разработку способов управления их качественными характеристиками, создание рекомендаций по выбору оптимальных параметров муфт, развитие методов прогнозирования их ресурса. Особое место здесь отводится теоретическим методам исследования, позволяющим еще на стадии проектирования заложить в конструкцию определенный уровень надежности, проанализировать влияние конструктивных параметров на напряженно-деформированное и температурное состояния, определить их оптимальные значения. Чисто экспериментальный путь решения указанных задач, как известно, оказывается чрезвычайно длительным и дорогостоящим. Обычно к моменту экспериментальной отработки конструкции и накопления достаточной информации по статистике отказов либо морально устаревает сама конструкция, либо появляются новые, более совершенные конструкционные материалы, в результате чего требуется проведение дополнительных экспериментальных исследований. Форсирование режимов испытаний не решает проблемы в целом, поскольку в этих условиях, как правило, из-за температурного фактора существенно искажается картина тех процессов, которые протекают при нормальных режимах. Надежных методов эквивалентного перехода от форсированных режимов испытаний к реальным для резинотехнических изделий в настоящее время не существует. [c.3]

Типичный пример — задача оптимального проектирования [79]. Так, при проектировании твэла, например, всегда определена экстремальная цель — полная тепловая мощность, надежность, ресурсоспособность и т. п. Оптимальное проектирование представляется как процесс определения таких параметров а= (оь а%. .., а ) конструкции, которые обеспечивают экстремум целевой функции, но не произвольно, а в пределах соблюдения определенных ограничений. Например, необходимо использовать в твэле топливо определенного вида (ограничение типа равенства) или температура и возникающие в объеме твэла напряжения нв должны превышать требуемых (ограничения типа неравенств) и т. д. Подобные оптимизационные задачи записываются в виде следующей обобщенной задачи нелинейного программирования [98, 102] [c.15]

Четвертая глава посвящена анализу современных моделей и методов оптимального проектирования конструкций из композитов. Процесс оптимизации рассматривается с позиций системного подхода, в связи с чем обсуждаются такие присущие моделям оптимизации конструкций из композитов свойства, как поливариантность, многомерность, многоэкстремальность, стохастичность и неполнота, определяющие сложность и своеобразие процесса оптимального проектирования конструкций из армированных материалов. [c.6]

Рассмотрена задача о минимизации перемещения верхнего Сечения колонны, возводимой с детерминированной или случайной скоростью. Изучены задачи ироектирования армированных балок при ограничениях по прочности или по жесткости. Задачи оптимального,""проектирования балок по жесткости исследованы в минимаксной и стохастической постановках. Далее решена задача об усилении полого вязкоупругого цилиндра многослойной обмоткой. Изучены оптимальные формы стареющих вязкоупругих тел при их простом нагружении. Для каждой из перечисленных задач оптимизации конструкций выведены соотношения, определяющие решение в общем случае, приведен их анализ и рассмотрен (численно или аналитически) вид оптимальных форм для конкретных ситуаций. Отметим, что модель неоднородно-стареющего упругоползучего тела служит, в частности, для адекватного отражения картины распределения возрастов материала. По этой причине функция, характеризующая процесс неоднородного старения в теле, может рассматриваться как управление. Выбор указанного управления может осуществляться, например, из условия оптимальности характеристик прочности и жесткости. Указанное обстоятельство является источником постановки ряда принципиально новых задач оптимизации конструкций. [c.10]

Следует отметить, что цикл технологической доводки конструкции ГЦН при серийном изготовлении может быть растянут во времени, что, естественно, невыгодно. Его можно значительно сократить при более тщательной технологической оп- иупгэацни конструкции в процессе проектирования. Например, бло -ная. замена узла уплотнения во всех насосах на определенном этане безусловно была прогрессивным решением, так как заметно упрощалась технология замены и ремонта. Однако с точки зрения рационального использования металла это, очевидно, не было оптимальным решением. Было бы разумнее в случае ремонта оставлять прочно-плотный корпус уплотнения на месте, а менять только начинку , разместив ее в легком сборочном корпусе или связав ступени между собой специальными технологическими подвесками. В этом случае уплотнения, идущие в запас или для ремонта, не нуждаются в металлоемком корпусе, масса которого составляет примерно 80 % массы всей сборки. [c.295]

В программе NASTRAN оптимизация выполняется специальной программой, с помощью которой реализуется формальный алгоритм поиска наилучшей конструкции. Процесс поиска такой конструкции обычно называется проектированием конструкции. Коэффициенты чувствительности, которые используются для помощи оптимизатору в этом поисковом процессе, вычисляются в ходе анализа чувствительности. Например, чтобы программа оптимизации смогла найти оптимальное, с точки зрения уровня шума в кабине автомобиля, распределение толщины панелей, необходимо вычислить коэффициенты чувствительности, показывающие, как влияет изменение толщины той или иной панели на спектр резонансных частот. [c.474]

Необходим комплексный учет всех требований, и в этом — основная трудность проектирования. Процесс создания наилучшей конструкции получил название оптимизации или оптимального проектирования. Казалось бы, нужно только составить математическую модель проектируемого объекта и найти его оптимальные параметры. Однако есть принципиальная трудность, которая не позволяет решить задачу оптимизации разрабатываемого объекта достаточно корректно. Дело в том, что определение оптимальных параметров конструкции возможно лишь для заданной КСХ2, но остается нерешенным вопрос об оптимальности самой схемы. На практике эту задачу частично решают таким образом, что одновременно разрабатывают несколько КСС, а затем, прооптимизировав каждую, производят выбор наилучшей. Сказать, что она оптимальная, нельзя, так как нет уверенности, что конструктор рассмотрел все варианты. Разработка КСС во многом определяется инженерной изобретательностью, широтой эрудиции, интуицией, опирающейся на опыт, здравый смысл и понимание проектантом условий функционирования создаваемого объекта. Установление наилучшей КСС — более широкая и важная задача, чем определение оптимальных параметров для заданной схемы. [c.4]

В условиях учебной САПР студенты в скором будущем будут получать информацию о базовых конструкциях, хранящихся в памяти ЭВМ, через графический дисплей [16]. Как правило, объекты авиационных конструкций представляются в памяти не только в форме чертежа, но и в форме других графических моделей,- позволяющих более рационально осуществить процесс информационного обмена между проектировщиком (студентом) и базой данных ЭВМ. Применение более абстрактных, чем чертеж, схем и графических моделей определяется необходимостью осуществления таких специальных для данной отрасли техники поисковых разработок, как аэродинамический расчет пр.офилей теоретического контура поверхностей, расчет динамических характеристик и центровки летательного аппарата, прочностной расчет различных пространственных конструкций и, наконец, разработка средств механизации управления самолетом. Во всех перечисленных расчетах используется широкий диапазон графических моделей различной степени абстракции — от чертежей и наглядных аксонометрических изображений до пространственных и функциональных схем. Данные изображения в автоматизированном проектировании являются основным средством управления процессом машинных расчетов и поиска оптимальных вариантов решения. [c.166]

Книга видного американского специалиста по теории и методам конструирования П. Хилла посвящена основам науки инженерного проектирования, проблеме обоснования конструкторских решений. В ней рассмотрены такие вопросы, как методология выбора перспективной продукции, анализ творческого процесса генерирования идей при создании новых типов изделий, методы рационального выбора материалов, оптимального взаимного согласования характеристик человека и машины как звеньев единой функциональной системы, планирования комплекса работ по созданию сложных изделий, анализа и усовершенствования конструкции. [c.4]

Подавляющую часть физических процессов и явлений, которые происходят в сплош ных средах (жидких, твердых, газообразных, типа плазмы и др.), можно описать с помо щью систем дифференциальных уравнений или интегродифференциальных уравнений с частными производными. Такие уравнения — весьма сложный математический объект, особенно если они являются нелинейными, а именно учет нелинейных членов в урав нениях является зачастую решающим для описания очень важных эффектов механики сплошной среды. Надежное количественное описание таких эффектов является необхо димым элементом при проектировании самых различных машин и устройств, начиная от таких крупномасштабных объектов, как самолет, подводная лодка, ракета и кончая такими миниатюрными приборами, как интегральная схема, гибкий световод и т. п. Особенно существенно значение количественных характеристик явлений при оптимальном проек тировании конструкций, когда требуется добиться большей экономичности, дальности полета, минимального веса или улучшить другие аналогичные параметры. Так, например, проектирование летательных аппаратов, полет которых может проходить со скоростью, большей скорости звука, требует умения решать задачу об обтекании тела газовым пото ком в рамках нелинейных уравнений газовой динамики. Здесь в рамках линейных моделей не удается правильно описать эффект возрастания сопротивления при приближении ско зости полета к звуковой. Таких примеров можно было бы привести очень много. [c.13]

В комплексе понятий, относящихся к созданию прибора, наиболее общим является понятие проектирование . Его следует понимать как союкупность логических и математических процессов поиска, выбора и обоснования оптимального варианта принципа действия и конструкции разрабатываемого прибора. Оптимальный вариант прибора — это вариант, который наилучшим образом соответствует техническому заданию, современным научным и техническим достижениям, патентной чистоте и перспективам развития отрасли. [c.121]

Подсистема обеспечивает безбумажную технологию проектирования ШК ее выходными документами являются программы для станка с ЧПУ, обрабатывающего заготовки корпусных детаией ШК. В процессе проекгарования ШК подсистема выполняет расчет силовых, геометрических и кинематических параметров, выбор комплектующих изделий ШК, формирование обозначений, вы рчива-ние схемы раскатки и т.д. Выполняются наиболее интеллектуальные задачи проектирования ШК, такие как генерация инструкций, оптимизирующих кинематическую схему ШК. Пользователь подсистемы на этапе проектирования кинематической схемы ШК - высококвалифицированный конструктор, работающий в режиме интерактивного диалога. Дальнейшее развитие подсистемы - автоматизация синтеза оптимальной конструкции ШК в условиях интегрированной среды САПР АС. [c.659]

Такие возможности программы в итоге превращают ее в универсальный инструмент, с помощью которого можно предсказывать характеристики новых процессов и быстро решать возникающие задачи, связанные с функционированием и надежностью приборов. В процессе проектирования часто применяется метод проб и ошибок. Целью моделирования технологического процесса и анализа приборов является сокращение времени проектирования при одновременном повышении вероятности достижения оптимально спроектированных процессов. Не слишком большие вычислительные затраты, необходимые для проведения расчетов, говорят о чрезвычайной пользе моделирования, так как в процессе расчетов можно проанализировать многие варианты технологического процесса и топологии проектируемого прибора с целью выбора наиболее подходящих для создания первых работающих образцов. Возможность вносить изменения необходима для оптимизации конструкции, а также для выбора первоначального варианта технологического процесса. Расчет позволяет анализировать внутреннюю структуру приборов, в результате чего часто появляются оригинальные решения задачи усовершенствования конструкции. Несмотря на то, что многое уже сделано в описываемой программе FEDSS, необходимы более тщательная верификация моделей, а также их усовершенствование, что особенно важно для расчета бокового смешения профиля концентрации примеси. Необходимы также надежные измерения таких профилей для обоснования моделей перераспределения. [c.319]

В современной практике наиболее часго встречаются ОЭП, способные приспосабливаться к изменению воздействия только по одному, максимум по двум параметрам. Развитие таких приборов служит предпосылкой и основой для создания ОЭП, способных в процессе работы изменять большее число параметров и приспосабливаться к случайно изменяющимся входным воздействиям. При этом отсутствуют какие-либо принципиальные причины (кроме усложнения конструкции прибора, увеличения его габаритов и стоимости), препятствую-Н1.ие одновременному изменению нескольких параметров. Однако в этом случае могут возникать перекрестные связи [35], которые необходимо учитывать в процессе проектирования. Поэтому в таких системах целесообразно вводить развернутые логические устройства, обеспечивающие учет изменения параметров объекта излучения, помех, среды и прибора и принятие ре-И1СННЯ по оптимальному алгоритму. [c.133]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...