Забезпечення міцності тонкостінних конструкцій шляхом обґрунтування параметрів із використанням апроксимацій поверхонь відгуку

Abstract

Розроблено підхід і моделі для забезпечення міцності тонкостінних машинобудівних конструкцій, що працюють в умовах геометричної та фізичної нелінійностей, шляхом обґрунтування проектних рішень. Він базується на використанні нелінійної математичної моделі напружено-деформованого стану, а також – методів апроксимації для побудови функцій відгуку. Різні критерії, за якими проводиться пошук проектних рішень, вносяться до цільової функції. До неї застосовується розроблений алгоритм пошуку раціональних параметрів. Розроблені алгоритми і моделі застосовані для розв’язання тестових та прикладних задач. Проведена розрахунково-експериментальна верифікація розроблених скінченно-елементних моделей.

An approach and models for providing of structural strength of thin-walled machine-building structures, which operate in the conditions of geometric and physical nonlinearities, using design solution validation are developed. It is based on the use of mathematical model for stress-strain state taking into account geometric and physical nonlinearities and methods of approximation for constructing functions describing the evaluated characteristics of the object under study. The various factors behind the search for design solutions (including characteristics of strength, rigidity, technological and economic factors), are being added into this function. During searching for design solutions it is proposed to successively use approximation models of various accuracy degrees. The developed algorithm for rational parameters search, which takes into account the peculiarities of the response surface shape observed in solving applied problems, is applied to them. In this case, the solution is sought over the whole range of parameter changes. Thus, in the search process, global trends of changes in design decisions are taken into account, and not local ones, as in other approaches. This allows obtain a rational solution that is stable to changes in parameters, which are possible in course of design work and production conditions. The developed algorithms and models are used for solving test and applied problems. In particular, recommendations for the body framing of the bus, freight car, the frame of the tractor cabin, the BTR-80 and MT-L hulls are developed. Computational and experimental verification of developed finite-element models was carried out.