СТАТЬИ АРБИР
 

  2020

  Октябрь   
  Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
28 29 30 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 1
   

  
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?


Проблемы оптимального проектирования инженерных конструкций на основе системного подхода


ПРОБЛЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

В статье сформулированы основные положения особенностей оптимизационных задач проектирования инженерных конструкций на основе системного подхода. Рассматриваются вопросы в использовании основных положений и рекомендаций исследования на практике, в производстве проектно-технологической документации для решения задач, направленных на эффективность управления процессом проектирования, в том числе с использованием САПР и АСУ различного назначения.

Проектирование инженерных конструкций высокого качества и надежности при одновременной экономии материалов и других финансовых и трудовых ресурсов, а также сокращение сроков проектирования невозможны без привлечения современных методов оптимизации и автоматизации проектирования на базе применения современной компьютерной техники. Разработка новых математических моделей, эффективных алгоритмов, пакетов прикладных программ и систем, предназначенных для решения тех или иных классов задач, является одним из центральных направлений развития современной науки.

Рыночная стратегия развития общества в условиях конкуренции налагает жесткие ограничения, предъявляемые к срокам проектирования. В таких условиях использование систем автоматизированного проектирования (САПР) становится насущной необходимостью. Развитие народного хозяйства страны и возрастающая роль науки в этом секторе все острее ставят перед научно-техническими работниками проблемы повышения эффективности производства, экономии материалов, повышения качества конечной продукции, сокращения сроков проектирования и ввода объектов в строй. Перед наукой стоит задача обеспечения теоретической, методологической и прикладной базами усилий, направленных на успешное решение специалистами этих проблем. Сложность проблем требует применения обоснованных и практически подтвержденных математических моделей и методов, позволяющих обеспечить решение прикладных задач управления процессом строительного проектирования в рыночных условиях, в том числе с помощью использования технологий САПР и автоматизированных систем управления (АСУ). Практическая значимость проблемы заключается в использовании основных положений и рекомендаций исследования на практике, в производстве проектно- технологической документации для решения задач, направленных на эффективность управления процессом проектирования, в том числе с использованием САПР и АСУ различного назначения.

Комплексные меры, предпринимаемые Правительством Республики Узбекистан по развитию САПР, на основе Постановления Президента Республики Узбекистан за ПП-1730 от 21марта 2012 года «О мерах по дальнейшему внедрению и развитию современных информационно- коммуникационных технологий», направлены на широкое распространение и внедрение программных продуктов, разработанных на основе современных информационных технологий. В этой связи создание комплекса программных средств для исследования и оптимизации инженерных конструкций представляет особую актуальность и, вместе с тем, является злободневной теоретической и прикладной проблемой, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

САПР в настоящее время являются одним из наиболее эффективных средств повышения производительности инженерного труда и научной деятельности, сокращения сроков и улучшения качества технических разработок. Современный подход к автоматизации проектирования не ограничивается использованием компьютера при проведении трудоемких расчетов, информационном поиске или изготовлении технической документации. Сегодня речь идет о создании так называемых интеллектуальных человеко-машинных систем, в рамках которых возможно выполнение всего цикла проектных работ, начиная от научных исследований и кончая изготовлением конструкторской и технологической документации, а в ряде случаев - макетов или опытных образцов.

Теоретические и практические исследования по созданию новых математических моделей и эффективных алгоритмов, предназначенных для анализа и синтеза конструкторских и технологических решений в системе автоматизированного проектирования инженерных конструкций и сооружений, велись крупными фирмами, компаниями, научными центрами, университетами и научно-исследовательскими институтами зарубежных стран, такими как Autodesk, Inc. (США), Siemens PLM Software (Германия), То1о(Япония), Acme Infotech Company (Индия), ООО "ПОЛИТЕХ- УИМП-XXI ВЕК" (Россия) и др. Из результатов аналитического обзора и критического анализа научно-технической литературы, можно заключить, что, несмотря на вполне определенные достигнутые успехи, научно- технические проблемы разработки математических моделей, вычислительных алгоритмов и программных комплексов для решения оптимизационных задач нельзя считать завершенными. Недостаточное внимание уделяется вопросам, связанным с повышением эффективности вычислительных алгоритмов, комплексу программных средств для автоматизации процессов автоматизированного проектирования оптимальных инженерных конструкций. В неполной мере изучены и решены вопросы алгоритмизации конструкторских и технологических решений в САПР инженерных конструкций.

В настоящее время программное обеспечение автоматизированного вариантного проектирования и расчета инженерных конструкций в основном представлено такими программными комплексами инженерного анализа, как SCADA, LIRA, ANSYS, NASTRAN и др., позволяющими строить математические модели и рассчитывать конструкции различной сложности по методу конечных элементов (МКЭ). Однако большинство из них не содержит, либо содержит весьма ограниченные по своей функциональности модули оптимизационных расчетов. Данные модули реализованы на основе подхода к поиску решения задачи, предполагающего проведение итерационной процедуры последовательного применения процессов конечно-элементного анализа с целью определения параметров напряженно- деформированного состояния (НДС) конструкции и преобразования переменных проектирования на основе используемого метода оптимизации по полученным значениям.

Т акой подход жестко связывает время, отводимое на вычисления, с выбранным методом поиска: скорость вычислений при этом напрямую зависит от количества итерацией, необходимых для поиска решения, задаваемого применяемым методом оптимизации и объемом пространства поиска. Как следствие этого преимущество при построении систем вариантного проектирования отдается более быстрым и эффективным алгоритмам оптимизации[1].

При этом зачастую вопрос об универсальности и массовости алгоритмов (т.е. ширина области их применения к задачам разного рода) отходит на второй план. В результате пользователь системы, обладающий весьма неглубокими познаниями в области численных методов, ставится перед сложным выбором конкретного алгоритма, который гарантировал бы точность и достоверность решения поставленной задачи.

В данной ситуации представляется более эффективной не разработка совершенных и быстродействующих алгоритмов оптимизации и применение их в САПР инженерных конструкций, а построение систем, использующих механизмы адаптации и гибкой подстройки существующих алгоритмов поиска для решения задач нахождения экстремумов широкого класса функций.

Практическая необходимость решения различных типов оптимизационных задач при проектировании различных объектов (в том числе, и инженерных конструкций) привела к созданию библиотек программ оптимизации, пакетов прикладных программ различных уровней и назначения. Собранные в одном пакете различные алгоритмы увеличивают и расширяют класс решаемых оптимизационных задач.

Конечной целью проектирования является создание рациональных изделий, объектов, конструкций, систем и т.п., исходя из имеющихся ресурсов и возможностей.

Успехи в области теории экстремальных задач, в развитии численных методов решения краевых задач математической физики обусловили интенсивное развитие теории и методов решения задач оптимизации в механике деформируемых систем.

Список литературы

Якубов С.Х. Автоматизация процесса проектирования инженерных конструкций. Проектирование оптимальных конструкций. - Deutschland, Palmarium Academic Publishing, Saarbrucken, 2014. - 77 p.

УДК 004.89.30


НОРОВ РИНАТ РАШИДОВИЧ, ХОЛМУРОДОВ ДИЛМУРОД СОБИР ОГЛЫ Узбекистан, Каршинский государственный университет sabir_yakubov[AT]mail.ru





МОЙ АРБИТР. ПОДАЧА ДОКУМЕНТОВ В АРБИТРАЖНЫЕ СУДЫ
КАРТОТЕКА АРБИТРАЖНЫХ ДЕЛ
БАНК РЕШЕНИЙ АРБИТРАЖНЫХ СУДОВ
КАЛЕНДАРЬ СУДЕБНЫХ ЗАСЕДАНИЙ

ПОИСК ПО САЙТУ