Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Оценка надежности формирования поверхности ферменной конструкции с учетом случайных факторов Буреева, Наталья Николаевна

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Буреева, Наталья Николаевна. Оценка надежности формирования поверхности ферменной конструкции с учетом случайных факторов : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.02.04 / Гос. ун-т.- Нижний Новгород, 1993.- 19 с.: ил. РГБ ОД, 9 93-1/1330-4

Введение к работе

Актуальность темы. Стержневые ферменные пространственные конструкции являются наиболее исследованными механическими структурами. В этом направлении имеется достаточно много работ по прямому расчету и оптимальному проектированию.

Анализ отечественной и зарубежной литературы и требования практики позволили выделить актуальную область исследований применительно к ферменным пространственным стержневым структурам. Современная технология монтажа крупногабаритных стержневых структур предполагает использование стандартных элементов, заготовленных в заводских услових в пределах заданных допусков. При сборке типовых элементов в зависимости от качества их изготовления происходит накопление остаточных напряжений и дополнительных деформаций. При этом стахостическая природа внешних воздействий, геометрических параметров, механических характеристик, граничных" условий требует коррекции детерминированных методик анализа и оптимизации с точки зрения оценки достоверности Снадежности) расчетной информации. Применительно к тагам конструкциям как антенны Сназемные и космические) дополнительные деформации приводят к искривлению теоретической расчетной поверхности зеркала антенны и накоплению дополнительных напряжений, изменению частотных характеристик, оценка которых является актуальной задачей механики деформируемого твердого тела.

Изменение деформативных характеристик зеркала антенны может быть оценено различными способами - путем осреднения

отклонений узловых перемещений или нахождения интегральной характеристики среднеквадратичного отклонения (СКО).

В силу стахостической природы появления отклонений реальной длины элементов от проектной (теоретической), случайных технологических и человеческих факторов основные характеристики элементов по своей природе являются вероятностными. Поэтому математическое моделирование анализа состояния таких механических систем должно Сыть выполнено с использованием аппарата теории вероятности и математической статистики. Это требует и соответствующей формулировки задачи. Она может быть сформулирована через категории надежности. В этом направлении следует отметить работы Вана, Рэгсделла, Дж. Рузе, Дж.Хеджепета, Накагири, Хисада, Нагасаки, Гвамичавы А. С., Поляка В. С., Шифрина А. С. и др.

В силу ' того, . что геометрические и механические характеристики элементов конструкций носят случайный характер интегральная характеристика ССКО), определяющая искажение деформированной поверхности по отношению к исходной (недеформированной), является случайной величиной. В литературе весьма малочисленны результаты по оценке закона распределения СКО, параметров распределения. В работах Вана, Рэгсделла приведены исследования по данному вопросу для наземных антенн с параболической формой рабочей поверхности. Для аппроксимации функции надежности предложен нормальный закон распределения. В работах Гвамичавы А. С. , Колесникова Г. Н., Хеджепета Дж. М. основное внимание уделено точечным оценкам (матожиданию и дисперсии) СКО для различных

видов ферменных конструкций.

Математическое моделирование механических систем с учетом стахостического разброса значений геометрических и механических характеристик элементов и внешних' воздействий является актуальной задачей, имеющей фундаментальное значение, а получение практических оценок и связь случайных факторов с рекомендациями вероятностных допусков для промышленности является актуальной прикладной задачей. Эти актуальные задачи исследуются в данной диссертационной работе.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с Координационным планом АН СССР по проблеме '1.10.2. - Механика деформируемого тела, пункт 3.22.037. - Разработка методов решения прикладных задач механики деформируемого твердого тела. Разработка методов оптимизации деформируемых систем. . Цель диссертационной работы:

Актуальность задачи и анализ' выполненных работ по данному направлению позволяют сформулировать цели данной работы:

  1. Построить математическую модель' анализа деформированного состояния механических стержневых структур ферменного типа с учетом стахостического разброса значений геометрических . и механических характеристик.

  2. Разработать методику численного определения вероятностных характеристик перемещений механических стержневых систем с использованием методов конечного элемента и статистического моделирования.

  3. Построить математическую модель нахождения вероятностных интегральных характеристик, определявших искажение

деформированной поверхности по отношение к исходной С недеформированной ).

  1. Разработать методики оценки надехности формирования поверхности ферменных конструкций с учетом случайных факторов.

  2. Обосновать достоверность и проверить эффективность разработанных методик.

  3. Решить новые . прикладные задачи определения надежности формирования поверхности ферменной конструкции.

Научная новизна

  1. В диссертационной работе построена метематическая модель анализа пространственных стержневых ферменных структур с учетом стахостического разброса значений геометрических и механических характеристик.

  2. Разработана численная методика определения вероятностных характеристик узловых перемещений ферменных стержневых струкрур с использованием аппарата конечного элемента и математического моделирования, включая возможность модифицирования основных уравнений МКЭ за счет модификаций матриц жесткости и правой части ( вектора нагрузок ).

  3. Разработана методика определения вероятностной интегральной характеристики СКО.

4.Выполнены теоретические к численные исследования закона распределения функции надежности.

5. Выполнены исследования по влияние различных факторов на
функцию надежности, ее точечные характеристики.

6. Рассмотрено влияние конструктивных, технологических и
эксплуатационных факторов на надежность формирования

"рабочей" Сзеркальной) поверхности ферменной конструкции в виде вероятности СКО.

7. Исследовано влияние случайных отклонений в длинах элементов на поведение собственных частот колебаний стержневой конструкции типа антенны.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов расчета надежности формирования поверхности ферменных конструкций с учетом случайных факторов основывалась на:

1. Корректном использовании современного, апробированного
математического аппарата для анализа случайных величин
С теории вероятностей ) и численных методов анализа дискретных
механических систем ( метод конечных элементов ).

  1. Проверке достоверности разработанных, методик выполнялась поэтапно на основе моделирования тестовых подзадач.

  2. Согласовании полученных результатов численных исследований с результатами других авторов.

4. Соответствии теоретических результатов и результатов
численных экспериментов.

Практическая ценность

Разработаны методики определения 'перемещений узлов ферменной конструкции, вероятностной интегральной характеристики С СКО ) и оценки надежности формирования поверхности ферменной конструкции с учетом случайных отклонений геометрических и механических параметров стержневого элемента. На основе разработанных методик и программного обеспечения проведен численный анализ тестовых и

прикладных задач. Решены новые прикладные задачи по анализу стержневых конструкций типа антенн с использованием разработанных методик и лрграммного обеспечения.

Пакет программ, в котором реализованы разработанные методики, может использоваться в расчетной практике НИИ,КБ для проектирования ферменных конструкций с учетом случайных характеристик стержневого элемента.

Разработанные методики и программы внедрены в расчетную практику заинтересованных предприятий.

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались на:

научных конференциях молодых ученых мех-мат ф-та и НИИМех. при ГТУ, Горький, 1986-1990.

Областной конференции "Прогрессивные методы проектирования современных машин, их элементов и систем", Горький, 1986.

Всесоюзной . конференции "Численное моделирование физико-механических процессов", Горький, 1987. - Всесоюзной конференции "Современные проблемы информатики, вычислительной техники и автоматизации". Горький, 1988.

1 Всесоюзной конференции "Математические модели анализа и оптимизации зеркальных антенн различного ' назначения", Свердловск,- 1989

Межресрубликанской научно-технической конференции "Численные методы решения задач строительной механики, теории упругости и пластичности", Волгоград, 1990.

Семинаре Волго-Вятского регионального научно-методического совета, Нижний Новгород, 1992.

Публикации. Основные результаты проведенных исследований опубликованы в 9 работах, в том числе: 3 статьи, 5 тезисов докладов. Работы Ш-І8],

Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Основной печатный текст занимает 94 страницы, 5 страниц занимает иллюстрации С 8 рисунков), 3 страниц -таблицы С 14 таблиц ), 10 страниц - список использованных источников (85 наименований), 3 страницы - приложения.