Background Image
 1 / 9 Next Page
Information
Show Menu
1 / 9 Next Page
Page Background

1

УДК 519.714, 517.977

Оптимальное проектирование балки с ограничениями

на частоту собственных колебаний

© А.А. Гурченков

1,2

, И.М. Герман

2

, А.М. Романенков

2

1

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

2

МАТИ РГТУ им. К.Э. Циолковского, Москва, 109387, Россия

Задача, рассматриваемая в данной работе, является актуальной в области опти-

мизации форм упругих тел. Предложенный авторами способ решения удобен для

применения на практике. Исследованы различные условия закрепления концов бал-

ки. При численном решении экстремальной задачи использовались метод последо-

вательных приближений и метод проектирования градиента. Задача решена с

учетом ограничений, наложенных на параметры балки, естественно возникающие

при решении подобного рода задач. Для расчета оптимальной формы прогиба бал-

ки с помощью современных информационных технологий разработано удобное для

конечного пользователя программное решение, которое позволяет наглядно де-

монстрировать результаты вычислений

Ключевые слова:

оптимизация частоты колебаний, метод спуска.

Постановка задачи.

В ряде динамических задач оптимального

проектирования упругих конструкций часто возникает необходи-

мость облегчить вес проектируемой конструкции при заданной фун-

даментальной частоте собственных колебаний. Задача такого типа

рассматривается в данной работе. В качестве оптимизируемой кон-

струкции выбрана упругая балка с различными способами закрепле-

ния на обоих концах.

Известно, что поперечные колебания балки описываются обык-

новенным дифференциальным уравнением 4-го порядка с соответ-

ствующими граничными условиями, которые характеризуют способ

закрепления балки. Рассмотрим уравнение состояния упругой балки

в соответствии с [1–5]:

,

(

ω

)

xx xx

h W W

x

(1)

где

— первое собственное значение;

( )

h x

— толщина балки;

( )

W x

прогиб балки.

От уравнения (1) можно перейти к системе дифференциальных

уравнений

;

.

(

)

xx

xx

x h W V

V W

 

(2)

Граничные условия, которые соответствуют закреплению балки,