Оптимизация конструкции трубчатой направляющей из полимерного слоистого композиционного материала  

Татьяна Николаевна Иванова, доктор технических наук, профессор, старший научный сотрудник отдела моделирования и синтеза технологических структур, Институт механики, Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (Россия, г. Ижевск, ул. им. Татьяны Барамзиной, 34); профессор кафедры автоматизации информационных и инженерных технологий, Чайковский филиал ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (Россия, г. Чайковский, ул. Ленина, 73), rsg078829@mail.ru
Екатерина Дмитриевна Карташова, инженер кафедры теоретической и прикладной механики и графики, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), katrina89@yandex.ru
Александр Юрьевич Муйземнек, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики и графики, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40) , muyzemnek@yandex.ru

Актуальность и цели. Трубчатые направляющие находят широкое применение в изделиях общего и специального машиностроения. Существует острая необходимость в повышении их технических и эксплуатационных характеристик. Основными требованиями, предъявляемыми к трубчатым направляющим, являются высокие характеристики прочности, жесткости, надежности и малый вес. Появление новых высокопрочных синтетических волокон создает предпосылки для качественного скачка в совершенствовании таких конструкций. Методика проектирования трубчатых направляющих из полимерных слоистых композиционных материалов существенно отличается от методики проектирования стальных направляющих. Целью работы является создание методики оптимального проектирования трубчатых направляющих из полимерных слоистых композиционных материалов. Материалы и методы. В качестве исследуемых выбраны полимерные слоистые композиционные материалы, имеющие однонаправленные и тканые слои из углеродных волокон. При разработке методики использованы методы оптимального проектирования, механики деформируемого твердого тела, механики композитов. Результаты. Разработана методика оптимального проектирования трубчатых направляющих из полимерных слоистых композиционных материалов, включающая решение ряда частных задач. Содержание методики раскрывается на примере. Выводы. Методика оптимального проектирования трубчатых направляющих из полимерных слоистых композиционных материалов существенно отличается от методики проектирования стальных направляющих количеством, последовательностью и содержанием частных решаемых задач. Основными задачами, входящими в состав методики проектирования, являются анализ чувствительности, многокритериальная оптимизация, оценка робастности, анализ надежности.

Ключевые слова

трубчатая направляющая, полимерные слоистые композиционные материалы, тканый слой, однонаправленный слой, прочность, жесткость, надежность, математические модели материалов, напряженно-деформированное состояние, оптимизация

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Иванова Т. Н., Карташова Е. Д., Муйземнек А. Ю. Оптимизация конструкции трубчатой направляющей из полимерного слоистого композиционного материала // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2022. № 3. С. 109–128. doi:10.21685/2072-3059-2022-3-11