Вместе с тем, требования к свойствам проектируемых конструк-
ций также могут сильно отличаться от традиционных условий, предъ-
являемых к свойствам многослойных структур. Так, для вышеупомя-
нутых теплонапряженных элементов конструкций ракетной техники
могут ставиться задачи поиска оптимального распределения свойств
по толщине композитной детали, наилучшим образом соответствую-
щего изменению во времени термосиловых нагрузок на эту деталь и
требованиям к сохранению ее свойств при данных нагрузках.
Целевые функции и ограничения в рассматриваемых задачах опти-
мизаций обычно весьма сложны. Они могут включать в себя характе-
ристики процессов, протекающих во времени. Так, для конструкций
со значительным уносом массы может быть исследовано последова-
тельное изменение формы и размеров теплонапряженного элемента
конструкции и поставлены требования к его конфигурации в некото-
рые заданные моменты времени.
При наличии столь сложных целевых функций и ограничений чи-
сло рассматриваемых проектов при поиске оптимальной конструкции
должно быть сильно ограничено. В результате возникают особые тре-
бования к оптимизационным алгоритмам. Однако весьма сложные и
неочевидные зависимости критериев качества от варьируемых параме-
тров требуют использования простых и надежных алгоритмов поиска,
таких как глобальный перебор по сетке [9]. При этом разбивка сетки
по необходимости должна быть достаточно редкой. Для повышения
точности определения оптимальных параметров процесс поиска мо-
жет быть проведен в несколько этапов с постепенным сужением сетки.
В качестве примера рассматривается задача оптимизации компози-
ционного материала боковой поверхности неуправляемого спускаемо-
го аппарата при следующих требованиях:
•
целевая функция — минимальное значение температуры на вну-
тренней границе композитной стенки к концу работы конструкции;
•
ограничение 1 — обеспечение прочности материала конструкции
во все время ее работы;
•
ограничение 2 — обеспечение заданного уноса материала с на-
ружной поверхности, не превышающей толщину силицированного
внешнего слоя конструкции.
Суть решаемой задачи состоит в поиске оптимального распреде-
ления плотностей (т.е. степени насыщения углеродом УУКМ) и опти-
мальной толщины силицированного слоя (т.е. оптимального соотно-
шения между УУКМ и УККМ) для данной конструкции.
Исходными данными для решения этой задачи являются:
— толщина стенки
H
;
— описание программы входа изделия в атмосферу, определяю-
щей последовательность приложения термосиловых нагрузок к дан-
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
141
1,2,3,4 6,7,8,9,10,11