РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ НА БАЗЕ СИНТЕЗА CAD/CAE ТЕХНОЛОГИЙ

Объект исследования - авиационные конструкции из армированных полимерных композитов, характеристики их эксплуатационной нагруженности, методы диагностики и идентификации возможных повреждений, технологии изготовления на основе метода инфузии жидкого связующего в сухую преформу. Цель исследования - развитие на основе методов математического моделирования и многокритериальной оптимизации целевых функционалов технологии сквозного конструкторско-технологического проектирования ответственных авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов, включающей методы определения состояния эксплуатационной нагруженности конструкции, оптимизации ее конструктивных параметров, создания и оптимизации модели технологической системы, обеспечивающей получение композитной конструкции с заданными показателями качества, методику ее диагностики по техническому состоянию в процессе эксплуатации. Разработан метод оптимизации несущих композитных конструкций и технологий их изготовления, включающий конвертацию CAD-модели оптимизируемой конструкции в конечно-элементное представление, определение поля действующих напряжений аэроупругого происхождения, параметризацию и поиск оптимального распределения толщины препрега по критерию минимума энергии деформации и ограничениях на вес, а также обеспечение таких показателей качества композитной конструкции, как однородность состояния связующего и объемного содержания армирующих элементов в теле конструкции, отсутствие пористости. Применительно к проблеме диагностики авиационных конструкций по техническому состоянию разработана математическая модель идентификации дефектов на основе теории Тимошенко, использованная для вероятностного анализа наличия, локализации и степени повреждения и учитывающая влияние погрешностей измерения и ошибки обработки результатов при реконструкции собственных форм колебаний диагностируемой конструкции. В результате исследования построены математические модели и программные средства для решения поставленных задач. Результаты исследования могут быть использованы в конструкторских и технологических подразделениях предприятий авиационной отрасли в форме рекомендаций по совершенствованию создаваемых композитных конструкций и технологий их производства.