оптимизация моторамы

[Евген777]

Приветствую всех.

Недавно оптимизировал мотораму. Конкретнее говоря, уменьшал внешние диаметры труб (при постоянной толщине стенки), при этом чтоб по прочности и по устойчивости запасы не стали меньше 1. Что из этого вышло, см. рисунок:

Сейчас есть желание повторить расчет, но для другой конструкции или другого самолета. Никаких гарантий не даю, по срокам ничего не обещаю (делать буду в выходные при наличии свободного времени), а может вообще делать не буду 🙁.
Условия:
1. Ферменная конструкция, ну или моторама, стержни одинакового типа (трубы, профильные трубы, прутки) с одинаковой толщиной стенки (желательно), либо же одинаковым соотношением диаметра к толщине стенки, например, t=0.1D и т.п.
2. Нагрузки предоставляете вы, либо же, если это моторама, и самолет считается по ап-23/рдк-43, могу я посчитать, но это будет гораздо дольше и с вас потребуется гораздо больше информации
3. Никаких гарантий не даю. "На выходе" получите внешние диаметры. Ничто вам не мешает потом проверить полученную конструкцию, получить запасы, провести стат.испытания и т.д.

Если условия устраивают, то с вас:
1. Схема конструкции с координатами узлов. Если хотите, можно приложить текущие размеры сечений
2. Нагрузки (расчетные, также укажите доп.коэффициент для расчета устойчивости)
3. Возможно что-то упустил, тогда буду спрашивать по ходу дела

Пример схемы (она может быть любой, не обязательно такой как на рисунке) и того, что я жду от вас по пункту 1:

 

[KAA]

Конкретнее говоря, уменьшал внешние диаметры труб (при постоянной толщине стенки), 

Уверен, что если бы сначала  уменьшали толщину стенки до 1 мм, а потом уже диаметр, эффект  снижения массы был бы более значительным. 😉

 

[Евген777]

Тогда для сварки было бы хуже. Хотя попробую рассчитать и так, спасибо

 

[red_bullsan]

для начала поведайте публике что раму вашим балочным подходом не посчитать, так как в расчетной модели вы завязались за узел. Узел в МКЭ это шарнир. Рама которая собрана с шарниров не будет учитывать напряжения в фитингах.
А в некоторых случая станет статически не определимой.

 

[Юрий Ер]

Недавно оптимизировал мотораму.

Что значит оптимизировал. Может лучше подойдёт реконструировал, переделывал. 😉

 

[Евген777]

для начала поведайте публике что раму вашим балочным подходом не посчитать, так как в расчетной модели вы завязались за узел. Узел в МКЭ это шарнир. Рама которая собрана с шарниров не будет учитывать напряжения в фитингах.
А в некоторых случая станет статически не определимой.

Так я ж жешь не фитинги оптимизировал, а трубы,

Что значит оптимизировал. Может лучше подойдёт реконструировал, переделывал. 😉 

т.е. уменьшал вес конструкции, варьируя внешними диаметрами труб, при удовлетворении ограничениям по прочности и устойчивости.

Насколько я знаю, считать мотораму как ферму ДЛЯ ТРУБ - это в запас. А уж потом мне ничего не мешает сделать рамную модель с полученными диаметрами, и корректно посчитать фитинги/сварку и т.д. Повторюсь, целью было уменьшение внешних диаметров труб, что и было достигнуто.

 

[AlexKaz]

балочным подходом ... Узел в МКЭ это шарнир. Рама которая собрана с шарниров не будет учитывать напряжения в фитингах.

Чувствую, здесь надо внести ясность. Существует три варианта:
- рама из стержневых элементов -> на стыке труб - шарниры;
- рама из балочных элементов -> на стыке труб НЕТ шарниров;
- рама из балочных элементов и заведомо внесённых шарниров -> на стыке труб шарниры.

Третий вариант в своём коде (если самому программировать) реализовать на порядок сложнее, чем два первых, поэтому я сомневаюсь что топикстартер выбрал вариант 3. Что имеется в виду под "ферменной конструкцией" - скорее всего вариант №1, но сейчас народ не заморачивается и выпиливает фермы из балочных элементов...

В отечественной литературе все три варианта толком не объясняют (ну или я плохо смотрел). Если есть адекватный автор с подробным разбором уравнений связи в варианте № 3 и даны куски программного кода - скиньте мне пжлста.

 

[Михаил-Нск]

https://yadi.sk/d/M0IcRRzij6YNiw
Вот ссылочка на простенькую программку, коротая стержневые системы считает - как 2 пальца об асфальт. Шарниры, заделка и т.д. Всё уже придумано до нас...

 

[red_bullsan]

балочным подходом ... Узел в МКЭ это шарнир. Рама которая собрана с шарниров не будет учитывать напряжения в фитингах.

Чувствую, здесь надо внести ясность. Существует три варианта:
- рама из стержневых элементов -> на стыке труб - шарниры;
- рама из балочных элементов -> на стыке труб НЕТ шарниров;
- рама из балочных элементов и заведомо внесённых шарниров -> на стыке труб шарниры.

Третий вариант в своём коде (если самому программировать) реализовать на порядок сложнее, чем два первых, поэтому я сомневаюсь что топикстартер выбрал вариант 3. Что имеется в виду под "ферменной конструкцией" - скорее всего вариант №1, но сейчас народ не заморачивается и выпиливает фермы из балочных элементов...

В отечественной литературе все три варианта толком не объясняют (ну или я плохо смотрел). Если есть адекватный автор с подробным разбором уравнений связи в варианте № 3 и даны куски программного кода - скиньте мне пжлста.

я не совсем понял чем 1 и 3 вар отличаются.
Стержень - это одномерный элемент, а балка трехмерный?

 

[AlexKaz]

В третьем случае всё не просто, т.к. шарниры в уравнениях учитывать гораздо сложнее (хотя есть варианты как разрулить проблему быстро, но получается всё равно "через одно место", поэтому финт не всегда корректно работает ).

В узле стержня три поступательные степени свободы UX, UY, UZ. В узле балки как правило больше, что позволяет корректно учитывать кручение и изгиб. Стержень работает только на сжатие-растяжение, балка на сжатие-растяжение-изгиб-кручение.

 

[Евген777]

я не совсем понял чем 1 и 3 вар отличаются.
Стержень - это одномерный элемент, а балка трехмерный?

Я так понял, что речь идет только об одномерных элементах.
По предыдущему сообщению - бывают фермы и рамы. У ферм узлы шарнирные, а рам - моментные.
Что еще за 3 вариант - мне тоже не очень понятно. Если судить по настрану, то балки и стержни - это одномерные элементы. Стержни могут либо растягиваться, либо сжиматься, либо закручиваться. Балки могут все то же самое + они могу гнуться. Соответственно, чтобы смоделировать ферму (шарнирные узлы) в настране, надо просто выбрать тип элемента - стержень. Чтобы смоделировать раму (моментные узлы) в настране, надо выбрать тип элемента - балка. Никаких дополнительных манипуляций с самими узлами делать не надо, программа сама поймет какие будут узлы исходя из заданных типов элементов.
Не думаю, что в остальных мкэ программах это делается как-то по-другому.

 

[AlexKaz]

Так Вы в Настране моделите или в экселе? Если бы писали шарниры в своём собственном коде и сами составляли все матрицы и все уравнения связи - меня бы очень хорошо поняли. А так, моё сообщение остаётся в силе:

В отечественной литературе все три варианта толком не объясняют (ну или я плохо смотрел). Если есть адекватный автор с подробным разбором уравнений связи в варианте № 3 и даны куски программного кода - скиньте мне пжлста.

P.S. С помощью классического ANSYS тогда ой сколько можно наоптимизировать, закачаетесь. Но, придётся отказаться от нажимания кнопок.

P.P.S. Если уж зашло про оптимизацию в своём софте - вот кусок моего диплома магистра за 2018-й год. Параметров было штук 15-18 (хотя Нелдер-Мид может до условно бесконечности). https://www.researchgate.net/publication/328912273_Search_of_mechanical_properties_of_the_road_bed_layers_with_a_vibrating_response_of_a_road_bed_pavement