Решение задачи оптимизации рамных конструкций с помощью программного комплекса «AUTODESK INVENTOR»
Ключевые слова:
оптимизация конструкции, цикл современного проектирования, этапы проектирования, программа «Autodesk Inventor», пакет инженерного анализа, коэффициент запаса прочности, задачи оптимизации, статический анализАннотация
В статье рассматриваются вопросы оптимизации конструкций из стандартных профилей путем применения программных пакетов, позволяющих проектировать детали, узлы и конструкции в полном цикле. Анализируется цикл современного проектирования, частью которого является обязательная оптимизация и его основные этапы. После осуществления перечисленных этапов проектирования производится переход к опытному конструированию и натурным испытаниям полученной конструкции или детали. Имеющееся на рынке программное обеспечение в основном не позволяет реализовывать все этапы проектирования. Однако некоторые программные продукты, первоначально разработанные для создания 3D-моделей и конструкторской документации в рамках реализации первого этапа проектирования («Компас», «AutoCAD» и «Autodesk Inventor»), начали расширять функционал для осуществления стандартных задач следующих этапов проектирования, включая функции по расчетам прочности конструкции и ее оптимизации. В работе исследуется часть цикла проектирования конструкции с расчетом нагрузок и ее оптимизация в программе «Autodesk Inventor». Рассмотрено решение этого вопроса на примере конструкции барабана экспериментальной установки, изготовленного из металлического стандартного профиля, а также проанализирована методика определения оптимальной конструкции. Перед проведением исследовательской работы были установлены задачи оптимизации. Они подразумевают определение матема-
тически вычисленной оптимальной толщины и длины элементов конструкции. Описывается ход проведения исследования в пакете инженерного анализа «Autodesk Inventor». Это исследование заключается в проведении статического анализа в «Autodesk Inventor» и последующем сравнении получившегося коэффициента запаса прочности с рекомендованным. Основным результатом исследовательских работ в подобных программных комплексах является облегчение конструкции без потери необходимого уровня прочности, что положительным образом сказывается на технологичности и экономической эффективности конструкций и сооружений, создаваемых из стандартных профилей.
Библиографические ссылки
Ivanova A.P., Chumak A.N. Optimal'noe proektirovanie stropil'noi metallicheskoi fermy s uchyotom vozmozhnykh povrezhdenii eyo otdel'nykh elementov [Optimal design of a metal truss taking into account possible damage to its individual elements]. Stroitel'stvo i tekhnogennaya bezopasnost' [Construction and technogenic safety], 2014. No. 49. Pp. 12–17.
Khudonogov A.M., Ivanov P.Yu., Manuilov N.I., Dulskii E.Yu. Upravlenie operativnymi protsessami raboty sortirovochnoi stantsii na osnove primeneniya iskusstvennykh neironnykh setei [Control of operational processes of the marshalling station activity based on the use of artificial neural networks]. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putei soobshcheniya [Proceedings of the St. Petersburg University of Railway Transport], 2018. Vol. 15. No. 1. Pp. 130–135.
Ivanov P.Yu., Dul'skii E.Yu., Khudonogov A.M. Sostoyanie voprosa nadezhnosti i dolgovechnosti izolyatsii asinkhronnykh vspomogatel'nykh mashin [The state of the issue of reliability and durability of isolation of asynchronous auxiliary machines]. Izvestiya Transsiba [Journal of Transsib Railway Studies], 2015. No. 2 (22). Pp. 2–6.
Dul'skii E.Yu., Dotsenko N.S., Lytkina E.M. Issledovanie effektivnosti konvektivnogo i termoradiatsionnogo metodov kapsulirovaniya izolyatsii obmotok pri remonte elektricheskikh mashin tyagovogo podvizhnogo sostava [Investigation of the effectiveness of convective and thermoradiative methods of encapsulating the insulation of windings in the repair of electric machines of traction rolling stock]. Izvestiya Transsiba [Journal of Transsib Railway Studies], 2014. No. 1 (17). Pp. 14–19.
Dul'skii E.Yu., Lytkina E.M., Khudonogov A.M. Vliyanie khimicheskikh svoystv polimerov i rezhimov ikenergopodvoda na prochnost' i plastichnost' izolyatsii v lokal'nykh tekhnologiyakh prodleniya resursa elektricheskikh mashin tyagovogo podvizhnogo sostava [Influence of chemical properties of polymers and modes of IR power supply on the strength and plasticity of insulation in local technologies of extending the life of electric machines of traction rolling stock]. Izvestiya Transsiba [Journal of Transsib Railway Studies], 2015. No. 1 (21). Pp. 6–11.
Lesovik R.V., Klyuev S.V., Klyuev A.V. Osnovy optimizatsii stroitelnykh konstruktsii [Fundamentals of optimization of construction structures]. Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova [The Bulletin of BSTU named after V.G. Shukhov], 2008. No. 2. Pp. 4–7.
Vlasenkov A.N., Pavlov A.P., Pasechnik D.Yu. Optimizatsiya konstruktsii izdelii s primeneniem sistem avtomaticheskoi optimizatsii [Optimization of product structures with the use of automatic optimization systems]. Nauka i biznes: puti razvitiya [Science and business: ways of development]. 2020. No. 10 (112). Pp. 16–21.
Ol'kov Ya.I., Andronnikov A.V. Avtomatizirovannoe optimal'noe proektirovanie prostranstvennykh metallicheskikh sterzhnevykh konstruktsii (PMSK) s ispol'zovaniem algoritmov strukturnoi optimizatsii [Automated optimal design of spatial metal rod structures (SMRS) with the use of structural optimization algorithms]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Stroitel'stvo [Proceedings of universities. Investment. Construction], 2003. No. 12 (540). Pp. 8–13.
Chemodurov V.T., Vdovichenko V.V. Optimizatsiya parametrov stroitel'nykh konstruktsii na etape proektirovaniya [Optimization of the parameters of building constructions at the design stage]. Sovremenne tekhnologii v stroitel'stve, dizaine, arkhitekture. Sbornik materialov mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii [Modern technologies in construction, design, and architecture. Collection of materials of the International scientific conference], 2013. Pp. 84–91.
Litra A.N. Optimizatsiya konstruktsii s pomoshch'yu novykh programmnykh metodov [Optimization of structures with the help of new program methods]. Problemy razvitiya avtomatizatsii i mekhanizatsii protsessov dobychi, pererabotki i transporta gaza i gazovogo kondensata. Materialy nauchno-tekhnicheskoi konferentsii” [Problems of development of automation and mechanization of processes of production, processing and transport of gas and gas condensate. Materials of the cientific and technical conference]. OOO “Izdatel'skii dom – Yug”, OAO “SPA “Promavtomatika” Publ., 2008. Pp. 90–93.
Aleksandrov M.P., Kolobov L.N., Lobov N.A., etc. Gruzopod''yomnye mashiny: Uchebnik dlya vuzov po spetsial'nosti “Pod''emno-transportnye mashiny i oborudovanie” [Lifting machines: A textbook for universities on the specialty “Lifting and transport machines and equipment”]. Moscow: Mashinostroenie Publ., 1986. 400 p.
Grebenyuk G.I., Biryulyov V.V. Optimizatsiya uzlov i soedinenii stroitel'nykh konstruktsii [Optimization of assemblies and connections of building constructions]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Stroitel'stvo [Proceedings of higher educational institutions. Construction], 1994. No. 11. Pp. 15–21.
Domozhirov L.I. Optimizatsiya koeffitsienta zapasa prochnosti krupnogabaritnykh detalei s uchetom malykh defektov [Optimization of the factor of safety margin of large-sized parts taking into account small defects]. Tyazheloe mashinostroenie [Heavy engineering], 2006. No. 1. Pp. 35–39.
Bilyk N.A. Koeffitsienty bezopasnosti i zapasa prochnosti mekhanicheskikh konstruktsii [Coefficients of safety and margin of safety of mechanical structures].
Problemy mashinostroeniya i nadezhnosti mashin [Journal of machinery manufacture and reliability], 2017. No. 5. Pp. 63–70.
Serpik I.N., Alekseitsev A.V. Optimizatsiya metallicheskikh konstruktsii putyom evolyutsionnogo modelirovaniya [Optimization of metal structures by evolution modeling]. Moscow: DIA Publ., 2012. 240 p.
Yur'ev A.G. Osnovy proektirovaniya ratsional'nykh nesushchikh konstruktsii [Fundamentals of designing rational loadbearing structures]. Belgorod: BTISM Publ, 1988. 94 p.
Yur'ev A.G., Klyuev S.V. Evolyutsionnye i geneticheskie algoritmy optimizatsii stroitel'nykh konstruktsii [Evolutionary and genetic algorithms for optimizing building tructures]. Belgorod: BSTU Publ., 2006. 134 p.
Mazhid K.I. Optimal'noe proektirovanie konstruktsii [Optimal design of structures]. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 1979. 237 p.
