Стр. 6 - А.А. Смердов, С.В. Тащилов, К.А. Пономарев, А.Н. Миронихин - Особенности постановки и решения задач оптимизации структуры и состава пространственно армированных углерод-углеродных и углекерамических композитных конструкций ракетной техники

ной конструкции (содержит запись о числе точек траектории и их

перечисление в формате: момент времени, скорость, высота полета);

— таблица зависимости теплоемкости материала от температуры

(для углеродных материалов теплоемкость не зависит от структуры

материала и его плотности);

— таблицы распределения теплопроводности, температурных коэф-

фициентов линейного расширения, характеристик жесткости и проч-

ности композита в зависимости от плотности материала и темпера-

туры;

— разделение стенки конструкции на отдельные слои, каждый из

которых имеет свои характеристики, обеспечиваемые структурой и со-

ставом данного слоя, причем внешний из слоев силицирован и пред-

ставляет собой УККМ, а прочие — УУКМ с различной степенью на-

сыщения, а следовательно, с различной плотностью и прочими тепло-

физическими и термомеханическими характеристиками;

— задание предельных условий прочности каждого слоя в зави-

симости от его структуры и состава, а также задание требований к

уносу массы внешнего слоя, определяющее толщину унесенного слоя

к концу программы входа в атмосферу.

Постановка задачи оптимизации и оптимизационный алго-

ритм.

Стенка конструкции разделяется на три слоя:

•

поверхностный слой, плотность которого максимальна для дан-

ной технологии, а толщина

h

1

варьируется в заданных пределах и с

заданным шагом;

•

внутренний слой, плотность которого, как и его толщина

h

3

,

является варьируемым параметром;

•

средний слой, толщина которого

h

2

равна разности между тол-

щиной стенки и суммой толщин внутреннего и внешнего слоев (при

варьировании должно соблюдаться условие

h

1

+

h

3

≤

H

, которое для

гарантированного обеспечения работы алгоритма принимается в виде

h

1max

+

h

3max

≤

H

).

На рис. 3 показаны крайние варианты распределения толщин от

внешнего до внутреннего слоя, предусмотренные оптимизационным

алгоритмом, в котором толщина промежуточного слоя

h

2

не является

варьируемым параметром, а определяется диапазонами варьирования

параметров

h

1

и

h

3

. В пределах поверхностного слоя отдельно вы-

деляется силицированный слой, толщина которого

h

4

(рис. 4) также

изменяется в заданных пределах и с заданным шагом.

Итого имеется 4 варьируемых параметра: толщины поверхност-

ного (

h

1

), внутреннего (

h

3

) и силицированного (

h

4

) слоев, а также

плотность внутреннего слоя.

Поиск оптимального проекта осуществляется с помощью глобаль-

ного перебора по сетке. Разбивку выполняют таким образом, чтобы

142

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012