Preview

Чебышевский сборник

Расширенный поиск

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ ДЛЯ ПРОЧНОСТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЛА

https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-482-499

Полный текст:

Аннотация

Разработка новых подходов, методов и алгоритмов решения задач вычислительной  механики для обеспечения прочностного проектирования летательных аппаратов (ЛА)  является весьма актуальной проблемой. Её актуальность обусловлена необходимостью  существенного увеличения объема и оперативности расчетных исследований, гарантии  достоверности результатов расчётов перспективных силовых конструкций различных ЛА из  металлических и композиционных материалов. Разрабатываемые методы целесообразно  реализовать в виде отечественных специализированных тиражируемых отраслевых решений на базе имеющегося отчуждаемого от разработчика программного обеспечения как  импортозамещающего программного продукта. Это позволит уже на предварительной стадии проектирования учитывать важные требования по обеспечению аэроупругости, статической и усталостной прочности. На заключительной сертификационной стадии создания ЛА,  робастные расчётные методы позволят уменьшить объём необходимых доказательных  испытаний в соответствии с современной концепцией “certification by calculation”. В статье  сформулированы требования к созданию новой технологии, направленной на интеграцию имеющихся отечественных программных средств и внедрение новых методов расчёта  прочностных, усталостных и аэроупругих характеристик. Они включают методы моделирования и анализа, разрабатываемые в российских и зарубежных исследовательских организациях и университетах. Обсуждается создание промышленного «отчуждаемого от  разработчика» специализированного тиражируемого отраслевого решения в рамках  «мягкого импортозамещения» на основе имеющихся программных средств ЦАГИ и пакета  CAE-Fidesys. Продемонстрирован новый подход к решению связанной задачи  взаимодействия упругой конструкции с потоком воздуха. На примере численного расчёта среднемагистрального пассажирского самолёта показано существенное влияние вязкости  потока на аэроупругие характеристики конструкции. Важной тенденцией развития методов  проектирования является применение многодисциплинарного подхода в исследованиях по  синтезу и оптимизации конструктивно-силовых схем ЛА. Он проиллюстрирован на примере  проектирования крыла перспективного вертолёта, а также в задаче поиска оптимальной формы концевой части крыла большого удлинения с учётом ограничений по прочности, устойчивости и аэроупругости

Об авторах

С. Л. Чернышев
Центральный аэрогидродинамический институт имени Н. Е. Жуковского
Россия

доктор физико-математических наук, профессор, академик Российской академии  наук, генеральный директор ФГУП «ЦАГИ»



М. Ч. Зиченков
Центральный аэрогидродинамический институт имени Н. Е. Жуковского
Россия

кандидат технических наук, доцент, заместитель генерального директора ФГУП  «ЦАГИ» — начальник комплекса прочности ЛА



Ф. З. Ишмуратов
Центральный аэрогидродинамический институт имени Н. Е. Жуковского
Россия

доктор технических наук, начальник отдела ФГУП «ЦАГИ»



В. В. Чедрик
Центральный аэрогидродинамический институт имени Н. Е. Жуковского
Россия

кандидат технических наук, доцент, начальник отдела ФГУП «ЦАГИ



Список литературы

1. Чернышев С.Л., Ланшин А.И., Ножницкий Ю.А. Форсайт развития авиационной науки и технологий до 2030 года и на дальнейшую перспективу. // Техника воздушного флота. 2012. № 4. С. 45-49.

2. Гудилин А.В., Евсеев Д.Д., Ишмуратов Ф.З., Липин Е.К., Маркин В.Н., Мосунов В.А., Пантелеев И.М., Сотников С.В., Теняева В.Е., Тимонин А.С., Чедрик В.В. Комплекс программ аэропрочностного проектирования самолета «АРГОН» // Ученые записки ЦАГИ. 1991. Т. XXII. № 5. С. 89-101.

3. Рябов А.А., Величко С.В., Волков А.Ю., Володина Н.А., Дьянов Д.Ю., Корсакова Е.И., Косарим С.С., Куделькин В.Г., Авдеев П.А., Артамонов М.В., Борляев В.В. Параллельный пакет программ ЛЭГАК-ДК для расчета задач гидрогазодинамики и прочности на неструктурированных сетках в лагранжево-эйлеровых переменных // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2011, № 4 (5), С. 2472–2473.

4. Морозов Е.М., Левин В.А., Вершинин А.В. Прочностной анализ. Фидесис в руках инженера. М.: URRS, 2015 — 400 с., https://cae-fidesys.com.

5. Чернышев С.Л. Новый этап применения композиционных материалов в авиастроении. // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2013. № 1. С. 3-10.

6. Нелинейная вычислительная механика прочности в 5 томах (под ред. В.А. Левина). Том 2. Левин В.А. , Вершинин А.В. Численные методы. Реализация на высокопроизводительных вычислительных системах. М.: Физматлит, 2015 – 543с.

7. Левин В.А., Морозов Е.М. Нелокальные критерии для определения зоны предразрушения при описании роста дефекта при конечных деформациях // Доклады РАН. 2007. Т. 415. № 1. С. 52-54.

8. Нелинейная вычислительная механика прочности (предисловие академика Г.И. Марчука). Том 1. Левин В.А. Модели и методы. Образование и развитие дефектов. Под ред. В.А. Левина. М.: Физматлит, 2014. – 452 с.

9. Левин В.А. О концентрации напряжений вблизи отверстия, образованного в предварительно напряженном теле из вязкоупругого материала // Доклады АН СССР. 1988. Т.299. № 5. С. 1079-1082.

10. Левин В. А. Многократное наложение больших деформаций в упругих и вязкоупругих телах (предисловие академика Л.И. Седова). — М.: Наука, Физматлит, 1999. — 223 с.

11. Левин В.А. К построению модели развития дефекта при конечных деформациях. Нелокальные критерии // Прикл. матем. и мех. 2008. Т. 73, вып. 3.

12. Чернышев С.Л. Задачи механики в авиастроении // В сборнике: ХI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики, сборник докладов. 2015. С. 4411-4428.

13. Kuzmina S., Karas O., Ishmuratov F., Zichenkov M., Chedrik V. Analysis of static and dynamic aeroelastic characteristics of airplane in transonic flow // В сборнике: 28th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences 2012, ICAS 2012. С. 2081-2090.

14. Александрин Ю.С., Туктаров С.А., Чедрик В.В. Проектирование силовой конструкции крыла вертолёта на основе топологической и глобально-локальной оптимизации // Учёные записки ЦАГИ. 2017. Т. XLVIII, №1, С. 72-85

15. Heeg J., Chwalowski P., Schuster D.M., Dalenbring M., Jirasek, A., Taylor P., Mavriplis D., Boucke A., Ballmann J., Smith M.; Overview and lessons learned from the aeroelastic prediction workshop, IFASD-2013-1A, International Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics, June 2013, Bristol, UK.

16. Heeg J., Wieseman C.D., Chwalowski, P.; Overview and data comparisons from the 2nd Aeroelastic Prediction Workshop, AIAA-2016-2721, AIAA Aviation Conference, June 2016, Washington, D.C.

17. Kuzmina S., Ishmuratov F., Karas O., Chizhov A. Dynamic response of an airplane elastic structure in transonic flow // В сборнике: 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences, ICAS 2014 CD-ROM Proceedings. 2014.

18. Евсеев Д.Д., Липин Е.К., Чедрик В.В. Редуцирование расчетных моделей в задачах прочности // Ученые записки ЦАГИ. 1991. Т. XXII. № 1. С. 61-71.

19. Balunov K.A., Chedrik V.V., Ishmuratov F.Z., Karkle P.G. Aeroelastic optimization of wing shape and structural parameters for different aircraft configurations. // В сборнике: International Forum on Aeroelasticity and Structural Dynamics, IFASD 2015. 16. 2015.


Для цитирования:


Чернышев С.Л., Зиченков М.Ч., Ишмуратов Ф.З., Чедрик В.В. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ ДЛЯ ПРОЧНОСТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЛА. Чебышевский сборник. 2017;18(3):482-499. https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-482-499

For citation:


Chernyshev S.L., Zichenkov M.C., Ishmuratov F.Z., Chedrik V.V. TENDENCIES IN DEVELOPMENT OF COMPUTATIONAL MECHANICS FOR STRENGTH DESIGN OF AIRCRAFT STRUCTURES. Chebyshevskii Sbornik. 2017;18(3):482-499. (In Russ.) https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-482-499

Просмотров: 404


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-8383 (Print)