1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика твердого тела
  4. № 5, 2022

Известия РАН. Механика твердого тела, 2022, № 5, стр. 150-163

ЧИСЛЕННАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МНОГОТОЧЕЧНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПАНЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ПОЛЗУЧЕСТИ

К. С. Бормотин a, *, А. А. Кривенок a, **

a Комсомольский-на-Амуре государственный университет
Комсомольск-на-Амуре, Россия

* E-mail: cvmi@knastu.ru
** E-mail: baikal-190@yandex.ru

Поступила в редакцию 21.05.2022
После доработки 22.05.2022
Принята к публикации 23.05.2022

Аннотация

В авиастроении в технологических процессах изготовления тонкостенных деталей включаются этапы формообразования в условиях ползучести. Такие режимы позволяют управлять повреждаемостью за счет выбора кинематической схемы деформирования. Формулируется задача оптимального управления, которая решается методом динамического программирования. Реализация численного метода оптимизации выполнена в конечно-элементном программном комплексе Marc. Для анализа схем деформирования рассматривается моделирование процесса формования панелей в реконфигурируемом стержневом пуансоне. Высокопрочные сплавы изделий могут обладать свойствами анизотропии и разносопротивляемости растяжению и сжатию. Данные свойства, по результатам расчетных данных, соответствуют разным кинематическим схемам деформирования.

Ключевые слова: ползучесть, анизотропия, разносопротивляемость, поврежденность, формообразование, метод конечных элементов, задача оптимального управления, метод динамического программирования

Список литературы

  1. Аннин Б.Д., Олейников А.И., Бормотин К.С. Моделирование процессов формообразования панелей крыла самолета SSJ-100 // ПМТФ. 2010. Т. 51. № 4. С. 155–165. https://doi.org/10.1007/s10808-010-0074-2

  2. Ribeiro F.C., Marinho E.P., Inforzato D.J., Costa P.R., Batalha G.F. Creep age forming: a short review of fundaments and applications // J. Achiev. Mater. Manuf. Eng. 2010. V. 43. № 1. P. 353–361.

  3. Adachi T., Kimura S., Nagayama T., Takehisa H., Shimanuki M. Age forming technology for aircraft wing skin // Proc. of the 9th Int. Conf. on Aluminium Alloys. Ed. by J.F. Nie, A.J. Morton and B.C. Muddle. Melbourne: Inst. of Mater. Eng. Australasia Ltd., 2004. P. 202–207.

  4. Кривенок А.А. Моделирование в системе MSC.Marc процесса формообразования деталей в режиме термодеформационного старения с учетом усадки материала // Уч. зап. КнАГТУ. 2013. № III-1(15). С. 4–10. https://doi.org/10.17084/2013.III-1(15).1

  5. Simon D., Kern L., Wagner J., Reinhart G. A reconfigurable tooling system for producing plastic shields // Proc. CIRP. 2014. V. 17. P. 853–858. https://doi.org/10.1016/j.procir.2014.01.095

  6. Walczyk D.F., Lakshmikanthan J., Kirk D.R. development of a reconfigurable tool for forming aircraft body panels // J. Manuf. Sys. 1998. V. 17. № 4. P. 287–296. https://doi.org/10.1016/S0278-6125(98)80076-9

  7. Su S.Z., Li M.Z., Liu C.G., Ji C.Q., Setchi R., Larkiola J., Panteleev I., Stead I., Lopez R. Flexible tooling system using reconfigurable multi-point thermoforming technology for manufacturing freeform panels // Key Eng. Mater. 2012. V. 504–506. P. 839–844. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.504-506.839

  8. Цвелодуб И.Ю. Об оптимальных путях деформирования в условиях ползучести. Некоторые приложения к задачам обработки материалов давлением // Изв. АН СССР. МТТ. 1987. № 6. С. 128–136.

  9. Цвелодуб И.Ю. Постулат устойчивости и его приложения в теории ползучести металлических материалов. Новосибирск: Ин-т гидродинамики СО АН СССР, 1991. 133 с.

  10. Бормотин К.С., Олейников А.И. Вариационные принципы и оптимальные решения обратных задач изгиба пластин при ползучести // ПМТФ. 2012. Т. 53. № 5. С. 136–146. https://doi.org/10.1134/S0021894412050148

  11. Горев Б.В., Масанов И.Ж. Особенности деформирования листовых конструкционных алюминиевых сплавов и плит в режимах ползучести // Технол. машиностр. 2009. № 7. С. 13–20.

  12. Соснин О.В., Горев Б.В., Рубанов В.В. Кручение квадратной пластинки из материала, разносопротивляющегося растяжению и сжатию при ползучести // Расчеты прочности судовых конструкций и механизмов. Сборник трудов НИИВТа № 117. Новосибирск: Новосиб. ин-т инженеров вод. трансп., 1976. С. 78–88.

  13. Банщикова И.А. Ползучесть изотропных и ортотропных сплавов и длительная прочность элементов конструкций. Дисс. … доктора физ.-мат. наук. Новосибирск, 2020. 338 с.

  14. Банщикова И.А. Построение определяющих уравнений для ортотропных при ползучести материалов с различными свойствами при растяжении и сжатии // ПМТФ. 2020. № 1. С. 102–117. https://doi.org/10.15372/PMTF20200110

  15. Соснин О.В. Об анизотропной ползучести материалов // ПМТФ. 1965. № 6. С. 99–104.

  16. Yuhao Guo, Gang Liu, Yi Huang. A complemented multiaxial creep constitutive model for materials with different properties in tension and compression // Eur. J. Mech. A/Solids. 2022. V. 93. P. 104510. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2022.104510

  17. Yan Yu, Wan Min, Wang Haibo, Huang Lin. Design and optimization of press bend forming path for producing aircraft integral panels with compound curvatures // Chinese J. Aeronaut. 2010. V. 23(2). P. 274−282. https://doi.org/10.1016/S1000-9361(09)60216-8

  18. Коробейников C.H. Нелинейное деформирование твердых тел. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.

  19. Бормотин К.С. Итеративный метод решения геометрически нелинейных обратных задач формообразования элементов конструкций в режиме ползучести // Ж. выч. мат. мат. физ. 2013. Т. 53. № 12. С. 145–153. https://doi.org/10.1134/S0965542513120026

  20. Коробейников С.Н., Олейников А.И., Горев Б.В., Бормотин К.С. Математическое моделирование процессов ползучести металлических изделий из материалов, имеющих разные свойства при растяжении и сжатии // Выч. мет. программ. 2008. Т. 9. № 1. С. 346–365.

  21. Wriggers P. Computational contact mechanics. Heidelberg: Springer, 2006. 518 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-32609-0

  22. Васильев Ф.П. Методы оптимизации. М.: Факториал Пресс, 2002. 824 с.

  23. Моисеев Н.Н. Элементы теории оптимальных систем. М.: Наука, 1975. 526 с.

  24. Бормотин К.С., Вин Аунг. Метод динамического программирования в задачах оптимального деформирования панели в режиме ползучести // Выч. мет. программ. 2018. Т. 19. С. 470–478. https://doi.org/10.26089/NumMet.v19r442

  25. Бормотин К.С., Герасимов К.Е., Романютин М.И. Численный метод оптимизации кинематической схемы формообразования панелей двойной кривизны // Уч. зап. КнАГТУ. 2020. № VII-1(47). С. 59–69.

  26. Marc 2021, Vol A: Theory and User Information, MSC.Software Corporation URL: http://www.mscsoftware.com/product/marc.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика твердого тела

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал