Другие журналы
Сетевое издание Аэрокосмический научный журнал

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл. № ФС 77-61858. ISSN 2413-0982

Топологическая оптимизация переходного отсека КА

Аэрокосмический научный журнал # 05, сентябрь 2016
DOI: 10.7463/aersp.0516.0847780
Файл статьи: Aersp_Sep2016_016to030.pdf (1369.36Кб)
авторы: Боровиков А. А.1,*, Тененбаум С. М.1

УДК 629.7.012

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Введение
Предметом исследования в работе является топологическая оптимизация простав-ки переходного отсека космического аппарата. Обоснована актуальность применения ко-нечно-элементной топологической оптимизации [1] и приведены примеры применения её в практике [6,7]. Утверждается, что используя этот метод совместно с аддитивными технологиями (3д-печать) возможно создать конструкции с лучшими весовыми характеристиками. Целью исследования является изучение параметров алгоритмов топологической оптимизации и влияние их вариаций на получаемую конструкцию.
1. Описание задачи
Численные расчёты проводились в коммерческом программном комплексе Altair HyperWorks/OptiStruct. Подробно описана конечно-элементная модель исследуемого объ-екта.
Основные особенности предложенной модели:
   –    простата, не имеет сложной геометрии;
   –    построение конечно-элементной модели с учётом минимизации машинного време-ни;
   –    использование сосредоточенных масс для моделирования воздействий сопряжен-ных объектов на проставку;
   –    сниженный на порядок предел прочности материала для устранения концентрато-ров напряжения;
   –    использование максимальных перегрузок, действующих со стороны РН Ангара А5 [8].
2. Метод решения
Приведено краткое описание SIMP-метода, используемое в программе.
3. Полученные результаты
Проведены численные расчёты и показано влияние вариаций параметров алго-ритма (DISCRETE, MATINIT, MINDIM, MAXDIM) на конструкцию, а также использова-ние параметров SINGLE и SPLIT, показывающие ограничения на производство.
Показано, что в зависимости от вариаций параметров проставка стремиться к ферменной или оболочной конструкции. Описано, как проконтролировать размеры полу-чаемых стенок, стержней, а также как получить нужный тип конструкции.
Проведён проверочный расчёт на прочность, доказывающий работоспособность конструкции. Результаты исследования сведены в таблицу.
4. Заключение
Полученные результаты говорят о необходимости варьирования параметров алго-ритма топологической оптимизации. Получилось несколько вариантов рациональной конструкции, которые будут в дальнейшем более детально оптимизированы (оптимизация формы и размеров) и проработаны в CAD-системе.
В результате работы расчётную массу конструкции удалось снизить более чем на 30%.

Список литературы
1.    M.P. Bendsøe, O. Sigmund. Topology Optimization. Theory, Methods and Application // Springer-Verlag, Berlin, 2004, Vol. 370.
2.    Zhihao Zuo. Topology Optimization of Periodic Structures, 2009.
3.    Сысоева В.В., Чедрик В.В. Алгоритмы оптимизации топологии силовых конструкций // Учёные записки ЦАГИ. 2011. Т.42, №2. С. 91-102. Режим доступа: http://cyberleninka.ru/article/n/algoritmy-optimizatsii-topologii-silovyh-konstruktsiy (Дата обращения 10.09.2016).
4.    M.P. Bendsøe, O. Sigmund. Material interpolation schemes in topology optimization // Applied Mechanics 69 (1999) P. 635-654.  Режим доступа: http://www.giref.ulaval.ca/~deteix/bois/documents_references/bendsoe1999.pdf (дата обращения 10.09.2016).
5.    M.P. Bendsøe, N. Kikuchi. Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method.  Режим доступа: https://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/27079/0000070.pdf?sequence=1 (дата обращения 10.09.2016).
6.    Васильев Б.Е., Магеррамова Л.А. Анализ возможности применения топологической оптимизации при проектировании неохлаждаемых рабочих лопаток турбин // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, том 14, №3, Ч.1, 2015 Режим доступа: http://journals.ssau.ru/index.php/vestnik/article/view/2822/2794 (дата обращения 10.09.2016)
7.    Topology Optimization in Automotive Brake Pedal Redesign // Mohd Nizam Sudin et al. / International Journal of Engineering and Technology (IJET). Режим доступа: http://www.enggjournals.com/ijet/docs/IJET14-06-01-703.pdf (дата обращения 10.09.2016) 
8.    Angara Launch System Mission Planner’s Guide.
9.    MSC Nastran 2013. Design Sensitivity and Optimization User’s Guide. Altair | University. Practical Aspects of Structural Optimization. A Study Guide.

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Аэрокосмический научный журнал» Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)