Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phương pháp thiết kế tối ưu kết cấu vỏ khoang tên lửa đối hải dưới âm

Luận án hướng đến mục tiêu xây dựng được các phương pháp hiệu quả trong thiết lập và giải quyết bài toán tối ưu cấu trúc và tham số cho vỏ khoang tên lửa chịu đồng thời ràng buộc độ bền và ổn định; xây dựng được chương trình tính toán thiết kế tối ưu, áp dụng để thiết kế tối ưu cho khoang điển hình của lớp tên lửa hành trình đối hải dưới âm. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phương pháp thiết kế tối ưu kết cấu vỏ khoang tên lửa đối hải dưới âm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ VŨ TÙNG LÂM NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU KẾT CẤU VỎ KHOANG TÊN LỬA ĐỐI HẢI DƯỚI ÂM Chuyên ngành: CƠ KỸ THUẬT Mã số: 62 52 01 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2016 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ-BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Nguyễn Văn Chúc 2. TS. Trần Ngọc Thanh Phản biện 1: GS. TSKH. Nguyễn Đông Anh Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Phản biện 2: PGS. TS. Đặng Ngọc Thanh Học viện Kỹ thuật quân sự Phản biện 3: PGS. TS. Nguyễn Trang Minh Viện Khoa học và Công nghệ quân sự Luận án được bảo vệ tại hội đồng chấm luận án tiến sĩ và họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự vào hồi .....giờ, ngày.... tháng.....năm ..... Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Nắm vững và phát triển các phương pháp thiết kế, chế tạo và thử nghiệm khí cụ bay (KCB) trong đó có tên lửa là một yêu cầu cấp thiết nhằm tăng cường sức mạnh, hiện đại hóa quân đội. Trong tên lửa, vỏ khoang là kết cấu chịu lực chính, quá trình thiết kế các kết cấu này không chỉ tính đến các chỉ tiêu độ bền, độ cứng mà còn chú ý đến các chỉ tiêu khác đặc biệt là khối lượng kết cấu. Các phương pháp thiết kết truyền thống không đáp ứng được việc đánh giá đầy đủ các đặc tính của kết cấu nhanh chóng và chính xác. Theo quan điểm hiện đại, thiết kế kết cấu vỏ khoang tên lửa được coi là bài toán tối ưu hóa. Bài toán này là bài toán tối ưu kết cấu vỏ mỏng với hàm mục tiêu là khối lượng và các ràng buộc chính là độ bền, độ ổn định. Tối ưu kết cấu vỏ đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, tuy vậy việc giải quyết một cách toàn diện bài toán này vẫn còn các hạn chế: thiết lập bài toán tối ưu chưa xây dựng được không gian tìm kiếm chứa đựng được đầy đủ các phương án khả dĩ; chưa hiệu quả trong giải các bài toán đa ràng buộc đặc biệt khi có kể đến các ràng buộc ổn định; việc phân tích kết cấu vỏ khi có kể đến các vấn đề về ổn định, ứng xử phi tuyến... hiện nay vẫn khó khăn. Từ các lý do kể trên việc nghiên cứu phương pháp thiết kế tối ưu vỏ khoang tên lửa là một vấn đề có ý cấp thiết. Mục tiêu của luận án: xây dựng được các phương pháp hiệu quả trong thiết lập và giải quyết bài toán tối ưu cấu trúc và tham số cho vỏ khoang tên lửa chịu đồng thời ràng buộc độ bền và ổn định; xây dựng được chương trình tính toán thiết kế tối ưu, áp dụng để thiết kế tối ưu cho khoang điển hình của lớp tên lửa hành trình đối hải dưới âm. Nội dung nghiên cứu: nghiên cứu thiết lập, giải bài toán tối ưu cấu trúc và tham số vỏ khoang tên lửa kể đến đồng thời các ràng buộc độ bền và ổn định; xây dựng chương trình số, áp dụng giải bài toán tối ưu kết cấu cho khoang điển hình một loại tên lửa đối hải dưới âm; nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá vỏ khoang đã thiết kế. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: phương pháp thiết lập và giải bài toán thiết kế tối ưu cấu trúc và tham số cho vỏ khoang tên lửa đối hải dưới âm (chỉ có các tác động cơ học) với mục tiêu tối thiểu hóa khối lượng trong khi đảm bảo độ bền và ổn định. Phương pháp nghiên cứu: kết hợp mô hình vật lý mô tả đối tượng thiết kế và phương pháp phân tích kết cấu để thiết lập bài toán tối ưu vỏ khoang tên lửa; kết hợp và biến đổi các phương pháp tối ưu toán đã được nghiên cứu để xây dựng phương pháp giải bài toán tối ưu phù hợp; kết hợp các thuật toán tối ưu và thuật toán PTHH để xây dựng giải thuật và chương trình tính toán; sử dụng phần mềm ANSYS để thực nghiệm mô phỏng. 2 Ý nghĩa khoa học của luận án: Bổ sung cơ sở lý luận cho các phương pháp tính toán thiết kế kết cấu trong KCB nói chung và tên lửa nói riêng. Xây dựng được phương pháp tính toán thiết kế các kết cấu vỏ khoang tên lửa theo hướng tối ưu hóa, trong đó giải quyết được các khó khăn chính trong thiết lập mô hình toán và các phương pháp hiệu quả để giải quyết bài toán; kết quả của luận án khẳng định hiệu quả của việc thiết kế các kết cấu vỏ khí cụ bay theo hướng tối ưu và làm phong phú thêm dữ liệu tính toán thiết kế tên lửa. Ý nghĩa thực tiễn của luận án: Kết quả nghiên cứu của luận án đáp ứng việc giải quyết các nhiệm vụ thiết kế vỏ khoang tên lửa, phục vụ trực tiếp cho công tác nghiên cứu thiết kế, chế tạo tên lửa trong nước. Luận án gồm phần mở đầu, kết luận và 4 chương được trình bày trong 128 trang, ngoài ra còn có phần phụ lục trình bày code chương trình. Chương 1. TỔNG QUAN THIẾT KẾ TỐI ƯU VỎ KHOANG TÊN LỬA 1.1. Bài toán thiết kế tối ưu vỏ khoang tên lửa 1.1.1. Đặc điểm kết cấu của vỏ khoang tên lửa Trong KCB nói chung và tên lửa nói riêng, các khoang thực hiện các chức năng: đảm bảo hình dạng khí động; cung cấp không gian lắp đặt thiết bị; liên kết các bộ phận; chịu lực chính. Các yêu cầu cơ bản đối chúng gồm: nhận và truyền một cách tin cậy tất cả các tải trọng, đảm bảo độ bền, độ cứng, độ ổn định, có khối lượng nhỏ, đảm bảo độ kín, thuận tiện trong sử dụng. Các vỏ khoang thường là các kết cấu dạng vỏ trơn, vỏ gia cường, vỏ nhiều lớp. Trong thực tế chế tạo tên lửa, vỏ có các gân gia cường được áp dụng rộng rãi nhất. 1.1.2. Tải trọng tác động lên vỏ khoang tên lửa Các tải tác động lên vỏ khoang tên lửa dưới âm chủ yếu là các tải cơ học gồm (hình 1.4): áp lực khí động phân bố trên bề mặt vỏ, tải phân bố do khoang phía trước, trọng lực và lực quán tính của bản thân vỏ khoang, tải trọng của các thiết bị. Hình 1.4. Các tải trọng tác động lên khoang tên lửa 3 1.1.3. Thiết kế tối ưu vỏ khoang tên lửa Thiết kế vỏ khoang tên lửa theo phương pháp thông thường (hình 1.10) có nhược điểm là chất lượng thiết kế phụ thuộc kinh nghiệm, khó có khả năng tự động hóa. Thiết kế vỏ khoang theo phương pháp tối ưu (hình 1.11) có các ưu điểm chính: có thể toán học hóa ở dạng một quy hoạch với các ràng buộc dạng bất đẳng thức, không phụ thuộc quá nhiêu vào ngườ ...