Технология исследователей Пермского Политеха поможет уменьшить вес конструкций самолетов и ракет и сохранить их прочность. Более «легкие» изделия позволят снизить стоимость продукции и сократить расход топлива.
Результаты работы ученые опубликовали в журнале «Lecture Notes in Mechanical Engineering» (в печати).
— Уменьшение веса деталей позволяет снизить стоимость изделий и расход топлива. Поэтому сегодня все производители стремятся разработать конструкции с минимальным весом и сохранить их прочность. Эти задачи можно решить с помощью оптимального проектирования, но оно требует больших затрат. Наша методика позволяет «облегчить» деталь, не изменив ее характеристики, — рассказывает один из разработчиков, выпускник факультета прикладной математики и механики ПНИПУ Марат Бекмансуров.
Пермские исследователи предложили способ проектирования конструкций в 2 этапа. Они последовательно обрабатывали заготовку изделия с помощью двух известных методов — топологической и параметрической оптимизации. Уникальность технологии заключается в том, что разработчики использовали преимущества каждого из способов, обходя их недостатки.
Сначала с помощью первого метода ученые определили оптимальную форму изделий в программном пакете SolidThinking Inspire, чтобы выявить конструкцию с минимальной податливостью при нужном весе. Затем на основе этих данных разработчики построили новые модели, чтобы снизить вес и сохранить прочность изделий. Второй этап они провели с помощью программы Ansys Mechanical APDL и дополнительно написали код.
Результаты «облегчения» двух типов конструкций подтвердили эффективность и экономичность технологии. Конструкции сохранили прочность, а их вес удалось уменьшить в 2,4 и 6,7 раза относительно изначальной заготовки. По сравнению с аналогами, пермская разработка позволяет учитывать большее количество параметров изделий.
По словам исследователей, технология может найти применение в аэрокосмической отрасли. Использование разработки позволит одновременно получить оптимальную форму конструкций для самолетов и ракет и значительно снизить вес изделий. При этом методика поможет сэкономить средства, вычислительные мощности и сократить время создания деталей.