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

Рациональное проектирование конструкций из композитных материалов при сложном нагружении Павшок, Людмила Викторовна

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

Павшок, Людмила Викторовна. Рациональное проектирование конструкций из композитных материалов при сложном нагружении : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.02.04 / Ин-т гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН.- Новосибирск, 2005.- 18 с.: ил. РГБ ОД, 9 05-7/3288-7

Введение к работе

Актуальность темы. Необходимость разработки методов рационального проектирования (РП) конструкций из слоистых композитных материалов (СКМ) объясняется постоянным расширением сферы их применения в различных областях техники, в частности, в авиастроении Возможность варьирования механических свойств композитов в широких пределах при проектировании позволяет наиболее эффективно использовать свойства материалов и определяет актуальность задач РП конструкций из композитов Анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции является начальным этапом для расчета ее прочности и решения задач РП Этот аначиз в композитах, в отличие от металлических конструкций, существенно осложняется их специфическими свойствами' сильной анизотропией материала, сложностью структуры, высокой чувствительностью к концентраторам напряжений и технологии изготовления Учет этих особенностей связан с большими трудностями, преодоление которых необходимо для использования композитов в промышленности Актуальны не только решения задач прочности и РП композитных конструкций, но и создание эффективных алгоритмов и компьютерных программ для внедрения их в практику проектирования

Цель работы - разработка методов решения задач РП мпогослойных пластин из композитных материалов (КМ) с отверстиями при сложном нагружении Для достижения поставленной цели определены следующие задачи определение НДС для полубесконечных пластин из СКМ, ослабленных системой отверстий произвольной формы; построение поверхности начального разрушения многослойных пластин при многопараметрическом нагружении, разработка методики, алгоритмов и программного обеспечения для РП пластин из СКМ

Методика исследований. Задача РП сформулирована как задача нахождения минимума веса пластин из СКМ при ограничениях по прочности и решена в рамках феноменологического подхода Задача расчета НДС решена на основе соотношений плоской задачи теории упругости для прямолинейно-анизотропных тел методом функций комплексного переменного с использованием метода граничных интегральных уравнений (ГИУ) и приближенных способов их решения При решении задач РП применяются алгоритмы, основанные на методах проектируемых градиентов, отношения деформаций, координатного спуска, золотого сечения

Научная новизна: построены интегральные представления решений, системы интегральных уравнений, разработаны алгоритмы численного решения и компьютерные программы для определения НДС прямолинейно-анизотропной полуплоскости, ослабленной системой отверстий произитытой формы рязряботян алгоритм

РОС НАЦИОНАЛЬНА* '

БИБЛИОТЕКА СП* О»

построения поверхности начального разрушения для пластин из СКМ с отверстиями при многопараметрическом нагружении. развиты алгоритмы РП, основанные на методе проектируемых градиентов и методе координатного спуска; на основе комбинации метода интегральных уравнений и методов РП решены задачи минимизации веса пластины с эллиптическим отверстием, усиленных приклеенными подкрепляющими элементами при действии нагрузок в плоскости пластины, а также для пластин с отверстиями при действии изгибающих нагрузок

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректным использованием известных математических теорий, таких как теория функций комплексного переменного, теория сингулярных интегральных уравнений а также принципов механики деформируемого твердого тела, неоднократно апробированных в работах других авторов Достоверность также подтверждается исследованием численной сходимости и получением одинаковых результатов при использовании различных алгоритмов Точность расчета НДС и прочности проверялась путем сопоставления с имеющимися аналитическими решениями и известными экспериментальными данными

Практическая значимость. Разработанные методики, алгоритмы и составленные на их основе компьютерные программы позволяют рассчитывать НДС, оценивать прочность и получать оптимальные проекты для пластин из СКМ (утвердившийся термин «оптимальное проектирование» в диссертации употребляется наряду с термином РП) Эффективность и универсальность алгоритмов оптимизации позволяют применять их к широкому классу задач для конструкций из КМ, к которым предъявляются повышенные требования к снижению концентрации напряжений и уменьшению веса Разработанный комплекс программ может быть применен при оценке прочности и проектировании конструкций из КМ

Реализация работы. Разработанные методики расчета, алгоритмы и пакет прикладных программ внедрены в расчетную практику на ряде предприятий Результаты решения задачи определения НДС анизотропной полуплоскости применяются в учебном процессе на факультете летательных аппаратов Новосибирского государственного технического университета в курсе лекций "Концентрация напряжений в элементах авиационных конструкций".

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Третьем, Четвертом, Шестом, Седьмом и Девятом Российско-Корейских Международных Симпозиумах по науке и технологиям (KORUS-1999. 2000, 2002, 2003, 2005), на Всероссийской школе-семинаре по современным проблемам механики деформируемого твердого тела (ИГиЛ - НГТУ, 2003 г ), на конференции "Численные

методы решения задач упругости и пластичности" (ИТПМ, 200] г), на Четвертом Сибирском конгрессе по прикладной и индустриальной математике (ИНПРИМ-2000), на конференции "Расчетные методы механики деформируемого твердого тела" (СГАПС, 1995 г), на Шестой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов в СибНИА (1986 г ) Результаты, полученные в настоящей работе, вошли в отчеты, выполненные в рамках госбюджетных научно-исследовательских работ в НГТУ ("Разработка математических моделей и методов расчета статической и усталостной прочности многослойных конструкций из современных композитных материалов" (2003 г.), "Исследование математической модели взаимодействия непрерывной деформируемой среды с дискретными структурами" (2002 г.), "Начальное разрушение композитных материалов и композитных пластин с вырезами при комбинированном нагружении" (2000 г), "Математическая теория и методы расчета изгиба и начального разрушения пластин и оболочек, неоднородных по толщине" (1999 г) В целом диссертация обсуждалась на объединенном научном семинаре кафедр "Прочность летательных аппаратов", "Самолето- и вертолето-строение" и "Инженерная математика" Новосибирского государственного технического университета (15 июня 2005 г.), на объединенном семинаре кафедр высшей математики и строительной механики Сибирского государственного университета путей сообщения (21 июня 2005 г).

Публикации. Основные результаты диссертации содержатся в 13 научных публикациях

Структура и объем диссертации. Настоящая работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения Содержит 141 страницу основного текста, в которые входят 17 таблиц, 35 рисунков и три документа, подтверждающие практическую ценность работы