СВОБОДНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СЛОИСТЫХ НЕКРУГОВЫХ КОМПОЗИТНЫХ ОБОЛОЧЕК
Денисенко Д.В.,
студентка 4 курса УО «ВГУ им. П.М. Машерова», г. Витебск, Республика Беларусь
Научный руководитель – Корчевская Е.А., канд. физ.-мат. наук, доцент
Рассмотрим слоистую композитную цилиндрическую некруговую оболочку, находящуюся под действием давления. В качестве исходных используем уравнения, основанные на гипотезах, сформулированных Э.И. Григолюком и Г.М. Куликовым [1], которые отличаются от классических уравнений полубезмоментной теории тонких оболочек наличием дополнительных слагаемых, учитывающих поперечные сдвиги слоев.
(1)
В качестве граничных условий на краях рассмотрим условия шарнирного опирания :
, при s=0, l (2)
Уравнения (1) описывают состояние оболочки в окрестности безмоментного напряженно-деформированного состояния, характеризующегося давлением 
.
В уравнениях (1) перейдём к безразмерной системе координат s, j при помощи формул:
(3)
Считая, что физические характеристики слоев различаются незначительно, для описания свободных колебаний слоистых оболочек при давлении будем использовать систему полубезмоментных уравнений слоистых оболочек, записанную в безразмерном виде:
(4)
где 
– оператор Лапласа в криволинейной системе координат 
, 
; 
, 
– безразмерные функции напряжений и перемещений, 
– параметр нагружения, 
– параметр, характеризующий тонкостенность оболочки, а 
, 
– параметры, учитывающие осредненные эффекты поперечных сдвигов и вводятся по формулам:
|
|
|
,
где 
, 
выведены в [1].
Для решения системы (4) применим метод, предложенный в монографии [2].
При рассмотрении нулевого приближения имеем систему уравнений:
(5)
Из системы (5) находим частотный параметр нулевого приближения.
При рассмотрении системы в первом приближении получаем тождественное равенство.
Рассмотрев систему во втором приближении, находим все искомые параметры.
Литература:
1. Григолюк, Э.И. Многослойные армированные оболочки: расчет пневматических шин / Э.И. Григолюк, Г.М. Куликов. – М.: Машиностроение, 1988. – 288 c.
2. Товстик, П. Е. Устойчивость тонких оболочек: асимптотические методы / П.Е. Товстик. – М.: Наука. Физматлит, 1995. – 320 с.
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СЛОИСТЫХ КОМПОЗИТНЫХ ОБОЛОЧЕК
|
|
|
Доронин И.Н.,
магистрант УО «ВГУ им. П.М. Машерова», г. Витебск, Республика Беларусь
Научный руководитель – Корчевская Е.А., канд. физ.-мат. наук, доцент
Введение. Оболочечные конструкции широко применяются в различных отраслях промышленности: судостроении, авиастроении, приборостроении, ракетной технике, строительстве и во многих других. Использование композиционных материалов позволяет усилить одно из главных их преимуществ — сочетание лёгкости с высокой прочностью. Таким образом, существуют большие перспективы практического использования оболочек.
Важнейшими задачами являются: задача оптимального проектирования слоистых оболочек с целью увеличения несущей способности и задача, связанная с весовой оптимизацией оболочки.
Материал и методы. В работе [1] получены в явном виде формулы, которые позволяют решать задачу оптимального проектирования многослойной оболочки, заключающуюся в максимизации критического значения внешнего давления путем оптимального выбора толщин межслойных заполнителей.
Для автоматизации решения поставленной задачи было разработано приложение, позволяющее автоматически рассчитывать при заданных физических и геометрических параметрах оболочки критическое давление, приводящее к началу разрушения оболочки.
|
|
|
Приложение способно работать в двух режимах:
¾ расчет критического давления, при задании толщины и выборе материала каждого слоя оболочки;
¾ расчет оптимальных значений толщин слоев-заполнителей оболочки, с целью нахождения максимального критического давления при условии постоянства массы оболочки.
В режиме работы «расчет критического давления» программа рассчитывает максимальное давление, которое способна выдержать многослойная цилиндрическая оболочка, при заданных геометрических и физических параметрах слоев. А в режиме «оптимальное проектирование» происходит расчет толщины слоев заполнителя автоматически, исходя из условия постоянства массы оболочки и максимальной критической нагрузки, которую способна выдержать оболочка, а также учитывая допуски погрешности, устанавливаемые пользователем.
Результатом работы приложения являются:
¾ расчетное критическое давление, приводящее к разрушению слоистой оболочки (режим «расчет критического давления»);
¾ матрица рассчитанных значений критического давления и соответствующий ей график зависимости давления от толщины межслойных заполнителей; в данном случае решением является вектор толщины слоев оболочки, соответствующий максимальному значению давления, которое способна выдержать данная оболочка (режим «оптимальное проектирование»).
|
|
|
Программа имеет простой и интуитивно понятный интерфейс, позволяющий использовать приложение без длительного его изучения. Для ввода данных используется база данных, что дает возможность заносить в память приложения материалы вместе с их физическими свойствами, что в свою очередь минимизирует действия пользователя и риск возникновения ошибок при вводе исходных данных.
Для расчета промежуточных коэффициентов создана библиотека, в которой описаны все необходимые функции. Это позволяет расширять и дополнять возможности приложения [2], а так же использовать ядро библиотеки для решения «схожих» задач проектирования многослойных оболочек. Вычисление коэффициентов было запрограммировано через аналитические методы (аналитическое вычисление интегралов), что позволило избежать накопления «внутренних» погрешностей вычислений.
При построении графика используется интерполирование кубическими сплайнами. График позволяет наглядно продемонстрировать поведение устойчивости оболочки в зависимости от толщины слоя-заполнителя для конкретно выбранного материала.
Также немаловажным является отсутствие ограничения на задание количества слоев у оболочки, то есть приложение способно проводить расчеты для любого нечетного количества слоев.
Выводы. Таким образом, приложение позволяет автоматизировать и ускорить процесс проведения вычислительных экспериментов при проектировании слоистых цилиндрических оболочек тел.
Литература:
1. Корчевская, Е.А. Устойчивость слоистых композитных оболочек при давлении /Е.А. Корчевская, Д.В. Денисенко // Исследования молодых ученых / Материалы X Международной конференции «Аграрное производство и охрана природы» (г. Витебск, 26-27 мая 2011 г.). – Витебск : ВГАВМ, 2011. – С. 90-91
2. Шилдт, Г. Самоучитель С++: пер. с англ. / Г. Шилдт. ¾ СПб.: БХВ-Петербург, 2005. ¾ 688 с.
ЛАЗЕРНЫЙ ПРИБОР РАЗВЕДКИ
Ермашкевич Е.В., Федоров Д.И., Романов А.И.,
студенты 3 курса УО «ВГУ им. П.М. Машерова», г. Витебск, Республика Беларусь
В данной работе описывается решение задачи по разработке лазерного прибора разведки к автоматизированному, дистанционно-управляемому наблюдательно-огневому комплексу (АДУНОК).
Лазерный прибор разведки предназначен для измерения дистанции до подвижных и неподвижных объектов, определения полярных координат, преобразования полярных координат в прямоугольные, наблюдения за местностью. Предполагаемые области применения: ведение разведки, ориентирование на местности, управление и корректировка стрельбы комплекса «АДУНОК». Лазерный прибор разведки имеет режим стробирования целей, внешнее электропитание, электрический выход для передачи информации.
При разработке прибора учитывались следующие требования время обработки не должно превышать двух секунд на одну цель (включая передачу), погрешности измерения углов не более 1˚ для углов и 1 метра для расстояния, так же он должен располагать помехозащищенностью и защитой от «дребезга».
Рисунок. Схема прибора.
В процессе работы был также разработан алгоритм работы оператора и разведчика с комплексом «АДУНОК» и прибором разведчика. Учитывалось максимальное число подключаемых исполнителей.
Краткий алгоритм работы приведен ниже:
1. Инициализация прибора, выход блоков дальномера, компаса, акселерометров на рабочий режим, установка параметров связи между блоками.
2. Для совместной работы комплекса «АДУНОК» и прибора разведки происходит синхронизация их направлений, разведчик синхронизирует их с помощью кнопки «1».
3. При помощи кнопки «2» разведчик фиксирует цели одна за другой, при этом происходит получение дальности до целей, углов местности, где находится каждая цель.
4. Вычислитель производит перерасчет внешних(полярных) координат цели во внутренние координаты комплекса «АДУНОК»
5. Происходит выбор приоритетной цели и отправка неё исполнителям.
6. Оператор комплекса «АДУНОК» доворачивает прибор на цель(в случае необходимости) или отказывается от нее(в случае потери актуальности).
7. Происходит расчет баллистики и поражение цели.
Наиболее сложными этапами в создании данной конструкции являются прием высокоскоростных данных с датчиков (т.к. контроллер имеет ограниченные вычислительные мощности) и перерасчет углов во внутренние углы комплекса «АДУНОК». Первое решается написанием микрокода на языке «Ассемблер», и созданием все возможных кольцевых буферов, второе решается путем просчета координат с помощью собственной координатной системы в отдельном потоке в промежутки между получением целей.
Для взаимодействия прибора разведчика с комплексом «АДУНОК» был разработан и внедрен программный модуль в ПО блока управления. Данный модуль осуществляет получение, обработку данных с прибора разведчика. Используя криволинейную ортогональную систему координат, модуль вычисляет положение целей относительно поворотной платформы и предоставляет возможность выбора действия оператору, который может сориентировать исполнителя на цель либо перейти к следующей. Полученные цели хранятся в очереди, создается в порядке поступления целей от прибора разведчика.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 237; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!