А. В. БОЛДЫРЕВ, В. А. КОМАРОВ
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Электронное учебное пособие
Самара
2012
1
УДК 629.7.002 (075)
ББК 68.53
Б 791
Авторы: Болдырев Андрей Вячеславович,
Комаров Валерий Андреевич
Болдырев, А. В. Автоматизация конструирования летательных аппаратов
[Электронный ресурс] : электрон. учеб. пособие / А. В. Болдырев, В. А. Комаров;
Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. <...> Особое внимание обращено на разъяснение силовой
работы конструкций, методов анализа и оптимизации, организации процесса
проектирования. <...> Пособие предназначено для подготовки аспирантов по научной специальности 05.07.02
– Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов, в
рамках дисциплины «Автоматизация конструирования летательных аппаратов». <...> УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
С
- обобщенное перемещение;
Cy
- коэффициент аэродинамической подъемной силы;
CК
- коэффициентом силового фактора;
c
- относительная толщина крыла;
E
- модуль упругости;
E
- модуль упругости при единичной плотности материала;
F
- площадь поперечного сечения;
f
- коэффициент безопасности;
G
- силовой фактор;
g
- ускорение свободного падения;
H
- строительная высота;
R
- эквивалентные потоки усилий;
J
- момент инерции; <...> [K ]
- матрица жесткости конструкции;
[Ks ]
- матрица жесткости конструкции с заполнителем;
Km
l
- критерий весовой эффективности окантовки выреза в оболочке;
- размах крыла; длина;
5
M
- изгибающий момент;
m0
- взлетная масса самолета;
m
- относительная масса;
N
- усилие;
n
- количество элементов в модели;
nэ
- эксплуатационная перегрузка; <...> Структурная оптимизация очень
трудно поддается формализации, так как трудно предложить такое пространство проектных
переменных, разным численным значениям которых соответствовали бы различные
структуры. <...> В последнее время для описания и решения проектных задач, в которых выбираются не
только структуры, но и такие параметры конструкции, как координаты узлов соединения,
форма отдельных монолитных <...>
Автоматизация_конструирования_летательных_аппаратов_[Электронный_ресурс]_.pdf
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
А. В. БОЛДЫРЕВ, В. А. КОМАРОВ
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
Электронное учебное пособие
Самара
2012
1
Стр.1
УДК 629.7.002 (075)
ББК 68.53
Б 791
Авторы: Болдырев Андрей Вячеславович,
Комаров Валерий Андреевич
Болдырев, А. В. Автоматизация конструирования летательных аппаратов
[Электронный ресурс] : электрон. учеб. пособие / А. В. Болдырев, В. А. Комаров;
Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). -
Электрон. текстовые и граф. дан. (13,6 Мбайт). - Самара, 2012. - 1 эл. опт. диск (CD-ROM).
В учебном пособии излагаются основные вопросы автоматизации проектирования
конструкций летательных аппаратов. Особое внимание обращено на разъяснение силовой
работы конструкций, методов анализа и оптимизации, организации процесса
проектирования.
Пособие предназначено для подготовки аспирантов по научной специальности 05.07.02
– Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов, в
рамках дисциплины «Автоматизация конструирования летательных аппаратов».
Учебное пособие разработано на кафедре конструкции и проектирования летательных
аппаратов.
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2012
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ......................................................................................... 5
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 7
1 СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЛА ........ 11
1.1 Этапы жизненного цикла промышленных изделий .................................. 11
1.2 Требования к объектам проектирования .................................................... 11
1.3 Парадигмы проектирования силовых конструкций .................................. 20
2 ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ .................... 27
2.1 Использование принципов системного подхода в проектировании........ 27
2.2 Компоненты САПР ....................................................................................... 28
2.3 Проектные процедуры в автоматизированном проектировании ............. 30
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АНАЛИЗА ПРОЕКТНЫХ
РЕШЕНИЙ ................................................................................................................. 33
3.1 Виды математических моделей ................................................................... 33
3.2 Использование моделей МКЭ ...................................................................... 36
3.3 Изопараметрическая концепция .................................................................. 41
3.4 Испытание конечных элементов ................................................................. 50
3.5 Моделирование и сертификация ................................................................. 52
3.6 Расчетно-экспериментальные методы ........................................................ 53
4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИНТЕЗА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ
..................................................................................................................................... 54
4.1 Постановка задач синтеза конструкций ЛА ............................................... 54
4.2 Обзор методов оптимизации ........................................................................ 58
4.3 Идея твердого деформируемого тела переменной плотности ................. 62
4.4 Тестирование алгоритмов оптимизации ..................................................... 65
5 ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ НА
МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ ......................................................................... 72
5.1 Весовой анализ конструкций ....................................................................... 72
3
Стр.3