Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Мьинт Кхайн. Методики и алгоритмы автоматизированного параметрического проектирования судовых конструкций : диссертация ... кандидата технических наук : 05.08.03 / Мьинт Кхайн; [Место защиты: С.-Петерб. гос. мор. техн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2009.- 183 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2454


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4

1. МЕТОДОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПАРАМЕТРИ
ЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ КОРПУСА
СУДНА 12

  1. Основные приципы методологии автоматизированного параметрического, проектирования конструкций корпуса судна 12

  2. Системный подход и декомпозиция в автоматизированном параметрическом проетировании конструкций корпуса судна г7

  3. Моделирование- задач в автоматизированном параметрическом проектировании конструкций корпуса судна 24

  4. Методы и алгоритмы оптимизационных поисковых процедур 27

2. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМА
ТИЗИРОВАННОГО ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВА
НИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ 51

  1. Общие положения ( Методика моделирования задач автоматизированного проектирования элементов конструкций на основе требования Правил ) 51

  2. Проектирование листовых элементов конструкций 55

  3. Проектирование балочных элементов конструкций 66

  4. Проектирование пиллерсов, распорных бимсов и распорок 86

3. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИ
ЗИРОВАННОГО ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
КОНСТРУКЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОДЕЛЕЙ СТЕРЖНЕ
ВЫХ СИСТЕМ 96

  1. Общие положения 96

  2. Проектирование конструкций, моделируемых неразрезной

балкой 102

3.3 Проектирование балок рамного набора судовых перекрытий і06

  1. Проектирование балок рамного набора конструкции с одинарным листовым покрытием 106

  2. Проектирование балок рамного набора конструкции с двойным листовым покрытием 114

3.4 Проектирование балок набора конструкций по требованиям к
устойчивости , 119

  1. Общие положения 119

  2. Проектирование конструкций палуб при поперечной системе набора 121

  3. Проектирование конструкций палуб при продольной системе набора 124

4. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОН
СТРУКЦИЙ КОРПУСА СУДНА ПО ТРЕБОВАНИЯМ К ОБЩЕЙ
ПРОЧНОСТИ 130

  1. Общие положения и постановка задачи : 130

  2. Проектирование продольных связей корпуса судна с применением процедуры одномерного поиска без ограничений 136

  3. Проектирование продольных связей корпуса судна с применением аппарата нелинейного программирования 141

  4. Проектирование конструкций корпуса судна с использованием аппарата планирования эксперимента 147

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 174

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 175



Введение диссертации:

Современное состояние судостроения республики Мьянма характеризуется интенсивным внедрением информационных технологий в проектно-конструкторские работы и процессы обеспечения постройки судов. На двух (ведущих) судостроительных верфях закуплена и осваивается тяжелая CAD/САМ система «TR1BON». Автоматизированное проектирование (АП) с использованием информационных технологий [28,5,62,24] - единственная альтернатива для проектантов, чтобы соответствовать требованиям сегодняшнего дня. Информационные технологии аккумулируют накопленные знания в предметной области, предоставляют современные программные и технические средства для решения проектных задач.

В России работы по проблемам АП начались еще в 60-70-х годах прошлого века в ЦНИИ им. академика А.Н.Крылова под руководством В.С.Дорина [22,49,4] (В.И.Брэгман, В.Н.Волков, В.А.Марков, В.М.Москаленко, В.Е.Солдатов, М.Н.Рейнов, Ю.М.Фишкис). На основе этих работ была создана система «Проект-1». В дальнейшем, после организации «Отраслевой лаборатории САПР», под руководством М.А.Радушинского продолжалось совершенствование системы «Проект-1» и начаты работы по отдельным подсистемам судна (Р.А.Аллик, Н.И.Петров).

Методологические и методические принципы автоматизированного исследовательского проектирования корабля сформулированы и развиты в работах И.Г.Захарова [26,27], О.В.Третьякова [73], П.А.Шауба [90,91,92] и др. Результаты использованы при разработке системы автоматизированного исследовательского проектирования (САШ іР-«Чертеж»). В САИі ІР—«Чертеж» реализуются принципы системного подхода, методы моделирования и оптимизации (в том числе и многокритериальной). Важную роль для

1 Информационные технологии - приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций хранения, обработки, передачи и использования данных.

методологического обеспечения автоматизированного решения задач

проектирования судна сыграли работы В.М.Пашина [44,45], Ю.Н.Полякова [45], А.И.Гайковича [6]. Проблемы автоматизации задач общего проектирования судна также исследовали А.Н.Суслов [67,68,69], Б.А.Царев [88].

Большое количество исследований по проблеме САПР связано с автоматизацией этапа рабочего проектирования корпуса судна — как наиболее трудоемкого в общем процессе проектирования и постройки судна. Следует отметить значительные успехи в этой области специалистов ЦНИИ «Технологии судостроения»: А.Н. Ситникова, A.M. Плотникова, В.И. Спирина [63,64] — идеологов и создателей CAD/САМ системы «Ритм-КОРПУС».

Ряд проектных бюро и судостроительных заводов используют для целей разработки проектной документации и технологической подготовки производства лицензионные специализированные судостроительные CAD/CAM системы «FORAN» [100], «TRIBON» [101] и некоторые другие.

Однако работы по проблемам АП практически не затрагивают вопросов параметрического проектирования (ПП), требующего от инженера -конструктора универсальных знаний в предметной области. ПП - процесс определения размеров конструктивных элементов, удовлетворяющих требованиям нормативных документов (Правил классификации и постройки морских судов). Судостроительные верфи Мьянмы в основном ориентируются на закупку готовых проектов за рубежом. Проектно-конструкторские работы, связанные с ПП, находятся на стадии развития и требуют подготовки соответствующих специалистов, создания необходимой методической базы и специализированного прикладного программного обеспечения. Во многом Мьянма делает ставку на опыт России как в области гражданского судостроения, так и военного кораблестроения.

Проблемы ПП конструкций длительное время разрабатываются на кафедре Конструкции судов СПбГМТУ. Первые работы кафедры, посвященные решению отдельных задач АП конструкций появились в начале 70-х годов прошлого века (Э.Н.Гарин [11,12,15,21,97,98]). В период с 70-х до конца 80-х

годов под руководством Э.Н.Гарина, а с середины 90-х годов - под руководством В.Н.Тряскина выполнен большой цикл исследований, в рамках разработки систем АП конструкций плавучих доков и морских судов [41, 42,43,46,47,48,65,17,70,71,72,76,77,99] (Ю.А. Смирнов, С.А. Степанов, О.Я. Тимофеев, В.Н. Тряскин, Д.Б.Киселев, Л.П.Неверовская).

Первые исследования были направлены на обоснование методических принципов организации 1111 и соответствующей автоматизированной системы, разработку структуры базы данных, методик и программных средств для ее формирования [16,18,20,78,80]. Большое внимание уделялось автоматизации подготовки исходных данных и обработки результатов расчетов.

Математические методы оптимального проектирования, которые

являются основой 1111 конструкций, систематизированы и развиты в работах А.А.Родионова [51,52,53]. Он отмечает необходимость применения методов декомпозиции задач оптимизации сложных конструкций с целью замены практически нереализуемого на базе современных вычислительных машин решения большой исходной задачи последовательным решением более простых задач. Сделана постановка ряда задач, возникающих при проектировании конструкций морских сооружений, в виде задач математического программирования. Показаны пути их решения.

Во всех существующих «судостроительных» CAD-CAM системах проблема 1111 судовых конструкций не решается. Конструктор-проектант, работающий с CAD-CAM системой, должен располагать результатами 1111. В существующей практике конструкторских бюро такая информация в основном формируется с использованием электронных таблицы и отдельных программ, по которым выполняются проверочные расчеты прочности конструкций.

Методологические принципы автоматизированного параметрического проектирования (АЛЛ) конструкций корпуса морских сооружений различного назначения и требования к соответствующим подсистемам АП сформулированы в работах В.Н.Тряскина. Настоящая диссертационная работа

содержит исследования основных задач ПП судовых корпусных конструкций в рамках этих методологических принципов.

Объектом исследования в рассматриваемой диссертационной работе

являются конструкции корпуса морских транспортных судов.

Предмет исследования — задачи автоматизированного ПП конструкций корпуса, базирующиеся на предлагаемых научно-методических принципах, алгоритмах автоматизированных процедур, реализуемых с использованием аппарата математического программирования.

Цель работы — совершенствование методических принципов АПП конструкций корпуса транспортного судна и разработка на этой основе алгоритмов и программного обеспечения 1111 конструкций различного иерархического уровня.

Для достижения поставленной цели требуется рассмотреть совокупность проблем, которые могут быть сформулированы как задачи исследования:

  1. Разработка общей модели задачи автоматизированного 1111 конструкций корпуса судна, обоснование применения методов математического программирования в качестве аппарата принятия решения;

  2. Разработка методик и алгоритмов автоматизированного проектирования элементов конструкций корпуса судна, реализующих требования различных иерархических уровней;

  3. Апробация предложенных методик, алгоритмов и программного обеспечения, разработанного на их основе, применительно к проектированию конструкций корпуса транспортных судов;

  4. Реализация методики и алгоритма применения аппарата планирования эксперимента для моделирования и решения задач проектирования конструкций корпуса судна.

Основная научная задача диссертации — реализация методологии

системного подхода в задачах АПП конструкций корпуса судна. Методы

решения: математическое моделирование задач АПП на основе зависимостей

строительной механики корабля и требований Правил Российского морского

Регистра, математическое программирование как аппарат принятия проектного решения.

Основные научные результаты и их новизна:

1. Разработаны методические принципы компоновки задач
автоматизированного 1111 конструкций корпуса судна.

2. Разработаны оригинальные методики и алгоритмы АПП конструкций
корпуса судна различного иерархического уровня.

  1. Исследованы задачи АПП конструкций корпуса судна, реализующие требования различного иерархического уровня, с использованием методов моделирования и оптимизационно-поисковых процедур.

  2. Показана возможность применения аппарата метода планирования эксперимента для задач автоматизированного проектирования конструкций корпуса судна.

Практическая ценность работы. Показана эффективность применения методов моделирования и оптимизационно-поисковых процедур для решения практических задач проектирования конструкций корпуса транспортных судов на основе требований Правил классификации и постройки морских судов Предлагаемый методический подход обеспечит сокращение сроков, повышение эффективности и качества проектно-конструкторских работ. Результаты работы используются при подготовке современных специалистов — морских инженеров, бакалавров, магистров по морской технике и технологиям, а также могут применяться в проектных организациях.

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

  1. Методические принципы компоновки задач АПП конструкций корпуса судна.

  2. Методики и алгоритмы АПП конструкций корпуса судна различного иерархического уровня.

  3. Постановка и решение типовых задач 1111 конструкций корпуса морских транспортных судов с применением предлагаемого методического подхода и разработанного программного обеспечения.

4. Постановка и решение задачи 1111 конструкций верхнего иерархического уровня с применением аппарата метода планирования эксперимента.

Внедрение результатов работы. Методические принципы и алгоритмы, обоснованные в диссертации, программное обеспечение, разработанное на их основе, применяются при автоматизированном параметрическом проектировании конструкций корпуса морских судов в ряде проектно-конструкторских организаций России (Северное ГЖБ, ЦМКБ «АЛМАЗ»), а также в проектно-конструкторских подразделениях судостроительных предприятий Мьянмы. Материалы диссертации использованы в СП6ТМТУ при подготовке учебного пособия по дисциплине «Автоматизированное проектирование конструкций корпуса судна», изучаемой студентами, проходящими подготовку по специальности 180101 «Кораблестроение» и по магистерской программе 552601 «Кораблестроение и морская техника», а также при разработке учебного пособия «Автоматизированное проектирование судовых конструкций» для студентов Технического Университета Мьянмы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации обсуждались на Международной конференции по морским интеллектуальным технологиям: МОРИНТЕХ (СПб., 2008), на конференции по строительной механике корабля, посвященной памяти академика Ю.А.Шиманского (СПб., 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 научно-технических работ (из них 3 в соавторстве).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4-х глав и заключения, содержит 183 страницы основного текста (включая 13 таблиц и 46 рисунков), 2 страницы оглавления, список литературы из 103 названий. Приложения 1-3 имеют объем 101 страницу.

Краткое содержание диссертации.

В первой главе диссертации обсуждаются основные принципы АП конструкций корпуса судна. Это: системный подход, применение методов

моделирования в различных аспектах проблемы АП, использование методов математического программирования в качестве аппарата принятия решения.

Во второй главе диссертации показано решение типовых задач I -го иерархического уровня ПП конструкций корпуса судна с использованием предложенных принципов автоматизированного поискового проектирования: проектирование листового и изолированного балочного элемента (применительно к наружной обшивке, палубному настилу, обшивке плоских переборок), проектирование пиллерсов и распорок. Математические модели задач формулируются на основе требований Правил PC.

В третьей главе диссертации рассматривается П-ой иерархический уровень процесса АПП. На этом этапе осуществляется ПП балок набора конструкций, для описания «поведения» которых могут быть применены модели стержневых систем: неразрезных балок; шпангоутных и прочих рам, перекрытий. В диссертации сделана постановка и приведено решение некоторых задач АПП конструкций П — го иерархического уровня. Рассмотрена задача проектирования основного бортового набора в конструкции с двойными бортами с использованием модели неразрезной балки. Представлены задачи проектирования набора днища, при отсутствии и наличии двойного дна с использованием моделей перекрытий соответственно с одинарным и двойным листовыми покрытиями. Показано решение задачи проектирования набора конструкции в соответствии с требованиями к устойчивости.

В четвертой главе диссертации рассмотрены задачи проектирования корпуса по требованиям к общей прочности. В соответствии с методологией АПП — это завершающий этап процесса проектирования конструкций. Предложен алгоритм решения такой задачи, реализующий процедуру одномерного поиска без ограничений. Дана постановка и алгоритм решения задачи как задачи нелинейного программирования с ограничениями. Для решения задачи в самой общей постановке предложено применить аппарат планирования эксперимента. Показана практическая реализация такого методического подхода, предложены соответствующие алгоритмы.

В заключении указаны основные научные и прикладные результаты, полученные автором диссертации.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций