Сравнительно-сопоставительное исследование программных комплексов трехмерного численного моделирования путем анализа результатов топологической оптимизации изделий ракетно-космической техники

Исследованы вопросы технологии верификации программных комплексов трехмерного численного моделирования путем проведения топологической оптимизации изделия и ее влияния на эффективность деталей определенного типа. С помощью численного моделирования построена твердотельная модель кронштейна с заданием граничных условий в нескольких программных комплексах для автоматизированных инженерных расчетов. Создана конечно-элементная модель для каждого этапа расчета. Выполнено сравнение результатов топологической оптимизации, проведенной разными цифровыми продуктами. Выделены достоинства и недостатки выбранных программных комплексов.

Литература

[1] Shi G., Guan C., Quan D. et al. An aerospace bracket designed by thermo-elastic topology optimization and manufactured by additive manufacturing. Chinese J. Aeronaut., 2020, vol. 33, no. 4, pp. 1252–1259, doi: https://doi.org/10.1016/j.cja.2019.09.006

[2] Журавлев А.В., Мозгалин В.Л., Смоленцев Е.В. Преимущества аддитивных технологий и производства. В: Современные технологии производства в машиностроении. Воронеж, Научная книга, 2021, с. 148–152.

[3] Wong K.V., Hernandez A. A review of additive manufacturing. Int. Sch. Res. Notices, 2012, vol. 2012, art. 208760.

[4] Штаничев Р.А., Яблоков А.М., Садовский Н.И. Верификации результатов численного моделирования малорасходной ступени центробежного компрессора с экспериментальными данными с помощью программных комплексов Numeca Fine/Turbo и Ansys CFX. Вестник Международной академии холода, 2021, № 3, с. 32–38, doi: https://doi.org/10.17586/1606-4313-2021-20-3-32-38

[5] Thacker B.H., Doebling S.W., Hemez F.M. et al. Concepts of model verification and validation. Los Alamos National Laboratory. 2004.

[6] Пнева М.А., Усова К.С., Курохтин В.Ю. Расчет элементов строительных конструкций на прочность с использованием программных комплексов и аналитических методов. III Межд. конф. молодых ученых по современным проблемам материалов и конструкций. Улан-Удэ, БГУ, 2019, с. 377–382.

[7] Бирюк В.В., Горшкалев А.А., Каюков С.С. и др. Расчет на прочность элементов ДВС с помощью ANSYS с учетом тепловых процессов в камере сгорания. Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2015, т. 14, № 2, с. 35–43, doi: https://doi.org/10.18287/2412-7329-2015-14-2-35-43

[8] Shevtsov S., Oganesyan P. Оптимизация топологии конструкций в пакете ABAQUS. Известия Самарского научного центра РАН, 2014, т. 16, № 6–2, с. 543–549.

[9] Боровиков А.А., Леонов А.Г., Тушев О.Н. Методика определения расположения межпанельных кронштейнов корпуса космического аппарата с использованием топологической оптимизации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2019, № 4, с. 4–19, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2019-4-4-19

[10] Боровиков А.А. Модифицированный алгоритм топологической оптимизации на основе метода SIMP. Королевские чтения. Москва, 2022, с. 507–510.

[11] Li X., Zhao L., Liu Z. Topological optimization of continuum structure based on ANSYS. MATEC Web Conf., 2017, vol. 95, art. 07020, doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/20179507020

[12] Мягков Л.Л., Чирский С.П. Реализация топологической оптимизации методом BESO в среде ANSYS APDL и ее применение для оптимизации формы шатуна тепловозного дизеля. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2018, № 11, с. 38–48, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2018-11-38-48

[13] Куркин Е.И., Спирина М.О., Азизов Р.Д. Опыт использования методов и программных продуктов топологической оптимизации при проектировании кронштейнов аэрокосмического назначения, изготавливаемых по аддитивным технологиям. Аддитивные технологии: настоящее и будущее. Мат. IV Межд. конф. Москва, ВИАМ, 2018, с. 249–255.

[14] Boldyrev G., Muyzemnek A.J. The modelling of deformation process in soils with use of Ansys and Ls-Dyna programs. 6th Int. Conf. on Case Histories in Geotechnical Engineering, 2008, pp. 1–10.

[15] Istablaev F.F., Atakulov L.N. Решение задач методом конечных элементов с помощью программного комплекса Ansys. Горный вестник Узбекистана, 2015, № 2, с. 53–56, doi: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.34114.91841