Оптимальне проектування внутрішньої структури функціонально-градієнтних матеріалів за малої концентрації включень

A. A. Diskovsky, O. I. Prudko

Анотація


Постановка проблеми. Під час оптимального проектування внутрішньої структури функціонально-градієнтного матеріалу (ФГМ) на основі класичного методу осереднення у випадках малої концентрації включень, коли розмір включень багато менший, ніж відстань між ними, виникають значні обчислювальні труднощі.

Мета дослідження – розробка варіанта методу осереднення, що дозволяє ефективно розв’язувати задачі оптимізації внутрішньої структури ФГМ за малої концентрації включень, та ілюстрація його на конкретних прикладах.

Висновок. Пропонована методика дозволяє розв’язувати задачі розрахунку і оптимального проектування внутрішньої структури ФГМ конструкцій зі змінною величиною включень і з перемінним кроком між ними за єдиною методикою. При цьому оптимізація проводиться за допомогою двох механізмів. Перший – виділення біля закріплених країв прикордонних ділянок, у яких включення відсутні. Другий механізм оптимізації полягає в перерозподілі розмірів включень за законом, що збігається із законом розподілу зовнішнього навантаження. У разі перемінного кроку між включеннями крок повинен зменшуватися на ділянках із більшою інтенсивністю зовнішнього навантаження.

Ключові слова


функціонально-градієнтний матеріал;оптимальне проектування структури; метод осереднення; поздовжня деформація стрижня

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


rd International Symposium on Structural and Functional Gradient Materials : proceedings, 10-12 October 1994, Swiss Federal Institute of Technology of Lausanne, Switzerland / edited by B. Ilschner, N. Cherradi. – Lausanne, Switzerland : Presses polytechniques et universitaires romandes, 1995. – 731 р.

Suresh S. Fundamentals of functionally graded materials : processing and thermomechancial behaviour of graded metals and metal-ceramic composites / S. Suresh, A. Mortensen. – London : IOM Communications Ltd., 1998. – 165 р.

Hirai T. Functionally Graded Materials / Т. Hirai // Materials Science and Technology – A Comprehensive Treatment / eds. R. W. Cahn, P. Haasen, E. J. Kramer. – Weinheim, 1996. – Vol. 17B : Processing of Ceramics, рart 2 / ed. R. J. Brook. – Р. 293–363.

Bolshakov V. I. Effective shear modulus and microscopic stresses in a fibred-reinforced composite materials with interphases / Bolshakov V. I., Danishevs’kyy V. V. // Строительство, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр. гос. акад. стр-ва и архитектуры ; под общ. ред. В. И. Большакова. – Днепропетровск, 2006. –Вып. 36, ч. 3. – С. 167–173.

Bolshakov V. I. Asymptotic multiscale modelling of heat conduction in fibre-reinforced composite material with imperfect bonding / Bolshakov V. I., Danishevs’kyy V. V. // Aims for Future of Engineering Science : рroceedings the International Scientific Forum, Davos, 4-10 July, 2006. – Davos, Switzerland, 2006. – P. 97–107.

Bolshakov V. I. Propagation of elastic waves in periodic composite structures / V. I. Bolshakov, V. V. Danishevs'kyy, D. Weichert // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. науч. тр. / Приднепр. гос. акад. стр-ва и архитектуры. – Днепропетровск, 2008. – Вып. 45 : Стародубовские чтения, ч. 1. – С. 31–39.

Andrianov I. V. Homogenization of the irregular cell-types constructions / Andrianov I. V., Awrejcewicz J., Diskovsky A. A. // 8th Conference on Dynamical Systems. Theory and Applications (DSTA 2005), Lodz, Poland, December 12–15, 2005 : рroceedings‎ / Technical University of Lodz ; eds. J. Awrejcewicz, J. Mrozowski, D. Sendkowski. – Poland, 2005. – Vol. 2. – Р. 871-876.

Andrianov I. V. Homogenization of quasiperiodic structures / Andrianov I. V., Awrejcewicz J., Diskovsky A. A. // Journal of Vibration and Acoustics. Transactions of the ASME. – 2006. – Vol. 128, iss. 4. – Р. 532–534.

Andrianov I. Asymptotic investigation of corrugated elements with quesi-periodic structures / Andrianov I., Awrejcewicz J., Diskovsky A. // 10th Conference on Dynamical Systems. Theory and Applications (DSTA 2009), Łódź, December 7-10, 2009 : рroceedings / Technical University of Lodz ; eds. J. Awrejcewicz, M. Kazmierczak, P. Olejnik, J. Mrozowski. – Poland, 2009. – Vol. 2. – Р. 523–532.

Andrianov I. Homogenization of the functionally-graded materials / Andrianov I., Awrejcewicz J., Diskovsky A. // 11th Conference on Dynamical Systems. Theory and Applications (DSTA 2011), Łódź, December 5-8, 2011 : рroceedings / Technical University of Lodz ; eds. J. Awrejcewicz. – Poland, 2011. – Р. 55–62. – Available at: http://www.academia.edu/22581684/Homogenization_of_the_functionally-graded_materials.

Andrianov I. V. Sensitivity analysis in design of constructions made of functionally-graded materials / Andrianov I. V., Awrejcewicz J., Diskovsky A. A. // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part C : Journal of Mechanical Engineering Science. – 2013. – Vol. 227, iss. 1. – Р. 19–28.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Ilschner B. and Cherradi N., eds. 3rd International Symposium on Structural and Functional Gradient Material: proceedings, 10-12 October 1994. Swiss Federal Institute of Technology of Lausanne. Switzerland: Presses polytechniques et universitaires romandes, 1995, 731 р.

 

Suresh S. and Mortensen A. Fundamentals of functionally graded materials: processing and thermomechancial behaviour of graded metals and metal-ceramic composites. London: IOM Communications Ltd., 1998, 165 р.

 

Hirai T. Functionally Graded Materials. Materials Science and Technology – A Comprehensive Treatment. Processing of Ceramics. Weinheim, 1996, vol. 17B, рart 2, pp. 293–363.

 

Bolshakov V.I. and Danishevs’kyy V. V Effective shear modulus and microscopic stresses in a fibred-reinforced composite materials with interphases. Stroitel’stvo, materialovedenie, mashinostruenie [Construction, Materials Science. Mechanical Engineering]. Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture. Dnepropetrovsk, 2006, iss. 36, part 3, pp. 167–173.

 

Bolshakov V.I. and Danishevs’kyy V. V. Asymptotic multiscale modelling of heat conduction in fibre-reinforced composite material with imperfect bonding. Aims for Future of Engineering Science: рroceedings the International Scientific Forum, 2006, 4-10 July. Davos, Switzerland, 2006, pp. 97–107.

 

Bolshakov V.I., Danishevs'kyy V.V. and Weichert D. Propagation of elastic waves in periodic composite structures. Stroitel’stvo, materialovedenie, mashinostruenie [Construction, Materials Science. Mechanical Engineering]. Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture. Dnepropetrovsk, 2008, iss. 45: Proceedings in memory of Starodubov, part 1, pp. 31–39.

 

Andrianov I.V., Awrejcewicz J. and Diskovsky A.A. Homogenization of the irregular cell-types constructions. 8th Conference on Dynamical Systems. Theory and Applications (DSTA 2005): proceedings. Technical University of Lodz. Poland, Lodz, December 12–15, 2005, vol. 2, pp. 871–876.

 

Andrianov I. V., Awrejcewicz J. and Diskovsky A.A. Homogenization of quasiperiodic structures. Journal of Vibration and Acoustics. Transactions of the ASME. 2006, vol. 128, iss. 4, pp. 532–534.

 

Andrianov I., Awrejcewicz J. and Diskovsky A. Asymptotic investigation of corrugated elements with quesi-periodic structures. 10th Conference on Dynamical Systems. Theory and Applications (DSTA 2009): рroceedings, December 7-10, 2009. Technical University of Lodz. Poland, 2009, vol. 2, pp. 523–532.

 

Andrianov I., Awrejcewicz J. and Diskovsky A. Homogenization of the functionally-graded materials. 11th Conference on Dynamical Systems. Theory and Applications (DSTA 2011): рroceedings, December 5-8, 2011. Technical University of Lodz. Poland, 2011, pp. 55–62. Available at: http://www.academia.edu/22581684/Homogenization_of_the_functionally-graded_materials.

 

Andrianov I. V., Awrejcewicz J. and Diskovsky A.A. Sensitivity analysis in design of constructions made of functionally-graded materials. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2013, vol. 227, iss. 1, pp. 19–28.



Коментарі цієї статті

Дивитися всі коментарі