Перейти до вмісту
Наукові вісті КПІ
ISSN 2617-5509 · e‑ISSN 2663-7472 Відкритий доступ · CC BY 4.0
Т. · № 2 · 2021 сер 31, 2021 статті

ГЕНЕРАТИВНИЙ ДИЗАЙН КОНСТРУКЦІЇ КАРКАСНОГО ТИПУ

ІМ
Ігор Володимирович Мастенко Відповідальний Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
НС
Наталія Володимирівна Стельмах Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Ukraine Україна
Опублікованосер 31, 2021
PDF
НВКПІ 2 ТОМ · 2
ТОМ · № 2 · 2021 Переглянути випуск

Анотація

Проблематика. Останніми роками бурхливо розвивається вітчизняна військова промисловість. Зменшення маси та збільшення питомої міцності виробів військового призначення, що застосовуються в польових умовах, – актуальні завдання, що постали перед інженерами та науковцями. Стрімкий розвиток адаптивного виробництва розширив можливості топологічної оптимізації для проєктування виробів або вдосконалення конструкторсько-технологічних рішень задля зменшення їхньої маси. Мета дослідження. Підвищити ефективність технології виготовлення конструкції каркасного типу на базі методу топологічної оптимізації, що забезпечить зменшення маси виробу зі збереженням усіх заданих функціональних показників. Методика реалізації. Аналіз методів топологічної оптимізації та пропозиція взаємодії сучасних САПР (систем автоматизованого проєктування), а саме модулів CAD (Computer-aided design (технологія автоматизованого проєктування)), CAM (Computer-aided manufacturing (технологія автоматизованого виробництва)), CAE (Computer-aided engineering (технологія автоматизованої розробки)) на етапі конструкторсько-технологічного підготовлення виробництва, що вкотре продемонструвала ефективність у вирішенні завдань зі зменшення маси виробів. Р езультати дослідження. Розв’язано основні задачі топологічної оптимізації для проєктування конструкції каркасного типу: мінімізацію об’єму та маси за фізичних обмежень, оптимізацію інших параметрів із заданими геометричними обмеженнями. Удосконалено методику зменшення маси каркасу виробу, що внаслідок раціональних конструкторсько-технологічних заходів забезпечила зниження на 56 % маси конструкції каркасного типу від початкової та понизила трудомісткість технологічного процесу виготовлення на 22 % завдяки його ефективній адаптації до нових технологічних умов. Висновки. Застосування методів топологічної оптимізації та раціональне встановлення конструкторсько-технологічних обмежень на вироби на етапі проєктування може бути дуже ефективним для зменшення маси виробів й оптимізації технологічних процесів виготовлення.

Ключові слова

#топологічна оптимізація #метод пеналізації для твердого ізотропного тіла #технологічний процес #навантаження #SIMP-метод

Посилання

  1. G.H. Yoon, “Topology optimization method with finite elements based on the k-ε turbulence model,” Comput. Method. Appl. Mechanic. Eng., vol. 361, 2020. doi: 10.1016/j.cma.2019.112784
  2. C. Lundgaard et al., “Revisiting density-based topology optimization for fluid-structure-interaction problems,” Struct. Multidiscipl. Optimizat., vol. 58, pp. 969–995, 2018. doi: 10.1007/s00158-018-1940-4
  3. D.J. Munk et al., “Topology and shape optimization methods using evolutionary algorithms: A review,” Struct. Multidiscipl. Optimizat., vol. 52, no. 3, pp. 613–631, 2015. doi: 10.1007/s00158-015-1261-9
  4. W. Zhang et al., “A new topology optimization approach based on Moving Morphable Components (MMC) and the ersatz material model,” Struct. Multidiscipl. Optimizat., vol. 53, no. 6, pp. 1243–1260, 2015. doi: 10.1007/s00158-015-1372-3
  5. Y.H. Kim et al., “Optimum shape design of rotating shaft by ESO method,” J. Mech. Sci. Technol., vol. 21, no. 7, pp. 1093–1047, 2007. doi: 10.1007/BF03027653
  6. R. Picelli et al., “Evolutionary topology optimization for structural compliance minimization considering design-dependent FSI loads,” Finite Element. Anal. Des., vol. 135, pp. 44–55. doi: 10.1016/j.finel.2017.07.005
  7. M. Muzzupappa et al., “Methodology and tools to support knowledge management in topology optimization,” J. Comput. Inf. Sci. Eng., vol. 10, no. 4, 2010. doi: 10.1115/1.3518386
  8. I. Mastenko and N. Stelmakh “Application of topological optimization in the design of bracket type parts,” in XV Ukrainian scientific-practical conf. of students, graduate students and young scientists “Efficiency of engineering solutions in instrument making", Kyiv, Ukraine, 10-11 December 2019, pp. 147–150.
  9. N. Stelmakh, “Software module for accelerated technological preparation of assembly small-scale production of devices,” Visn. NTUU "KPI". Eng., no. 54, pp. 12–17, 2009.
  10. W. Wójcik et al., “Automated generation of the design solution of the assembly in instrument engineering,” in Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2018, Wilga, Poland, 1 October 2018. doi: 10.1117/12.2501560
  11. I. Mastenko and N. Stelmakh, “Influence of filling density of 3D printed models on their strength characteristics,” in New directions of development of instrument making. Proc. the 12th Int. Scientific and Technical Conf. of Young Scientists and Students, Minsk, Belarus, 2019, p. 138.
  12. N. Stelmakh et al., “The choice of the optimal technological process on the basis of automated assessment of its technical and economic parameters,” Tech. Sci. Technol., vol. 1, no. 19, pp. 89–97, 2020. doi: 10.25140/2411-5363-2020-1(19)-89-97
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

РОЗРОБКА МЕТОДУ ФОРМАЛІЗАЦІЇ ДИНАМІЧНИХ ТЕПЛОВИХ ПОРТРЕТІВ ДЛЯ НАДІЙНОГО ВИЯВЛЕННЯ ЦІЛЕЙ

Степан Лис, Оксана Оборська

Проблематика. Автоматизовані системи спостереження з БпЛА стикаються з подвійним викликом: виявленням теплоконтрастних об'єктів у реальному часі та їх ідентифікацією в…

#тепловізійні системи #ідентифікація цілей #локалізація зони інтересу #динамічний тепловий портрет
10.20535/kpisn.2026.3.359114

МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ІНФОРМАТИВНОГО ПРОСТОРУ ОЗНАК ТЕХНІЧНИХ ІНДИКАТОРІВ ФІНАНСОВИХ ПРОЦЕСІВ НА ОСНОВІ НЕЙРОМЕРЕЖЕВИХ МОДЕЛЕЙ

Роман Тертичний, Денис Чупрін, Петро Бідюк

Проблематика. Фінансові часові ряди характеризуються нелінійністю, нестаціонарністю та високим рівнем шуму, що суттєво ускладнює їх моделювання та прогнозування.…

#методика формування інформативного простору ознак #технічні індикатори #волатильність Паркінсона #нейронні мережі
10.20535/kpisn.2026.3.359610

МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЦІЛІСНОСТІ ОБРОБКИ ТА ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ У ПРОМИСЛОВИХ СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦІЇ

Ярослав Корпань, Євген Федоров, Ольга Нечипоренко

Проблематика. Сучасні промислові системи контролю характеризуються високим рівнем інтеграції інформаційних і фізичних процесів та використанням розподілених…

#промислові системи автоматизації #SCADA-системи #цілісність даних #кібербезпека ICS
10.20535/kpisn.2026.3.361520

Схожі статті

1-10 з 103

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.