CC BY
7УДК 629.7.054.847
А. Б. Бовсуновский, А. А. Ящук
Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики Томского государственного университета, Россия, Томск
ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА БОРТОВОЙ РАДИОАППАРАТУРЫ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ*
Рассмотрена архитектура расширяемой интегрированной системы для проведения механического анализа бортовой радиоаппаратуры космических аппаратов. Выделены основные принципы разработки архитектуры подобного программного комплекса. Функционал интегрированной системы разделен на три класса: подготовка исходных данных, проведение расчетов по заданным методикам, анализ результатов. Предложена модульная архитектура комплекса, позволяющая совместить преимущества использования расчетных модулей сторонних СЛБ/САЕ-систем наряду с реализацией собственных методических и теоретических наработок. Взаимодействие модулей комплекса основано на использовании унифицированных программных интерфейсов. Перечислены нестандартные приемы организации внутренней базы данных комплекса.
На сегодняшний день существует множество систем проектирования и инженерного анализа (САБ/САБ-систем) в той или иной области разработки изделий и симуляции проходящих физических процессов. Бортовая радиоэлектронная аппаратура (РЭА) космических аппаратов (КА) в этом смысле является неким эталоном, демонстрирующим самые передовые возможности широкого применения данных систем. Ее конструктивная сложность, многоплановость схемотехнических решений, обилие применяемой специальной элементной базы, необходимость противостоять большому спектру внешних воздействующих факторов в земных условиях и условиях космического пространства делают необходимым применение разноплановых систем автоматизированного проектирования (САПР). Эти системы отличаются спектром решаемых задач и дополнительным функционалом подготовки исходных данных и обработки результатов. Кроме того, требуется дополнительная адаптация функционала этих систем к специфике того или иного производства, организация взаимодействия, автоматизация решения типичных задач и выполнения типовых процедур. Возникающие при этом трудности удается частично решить за счет встроенных в системы средств автоматизации и обмена данными, но возникает и целый ряд важных проблем:
а) высокая стоимость итогового программного комплекса;
б) сложность или невозможность использования собственных методических и теоретических наработок;
в) ограниченная или отсутствующая возможность гибкой настройки комплекса для решения новых специфичных задач.
Гибкая настройка, расширение и изменение функционала интегрированной системы (ИС) под различ-
ные задачи естественным образом может быть обеспечена применением модульной архитектуры. Ее использование подразумевает выделение определенного функционала (комплекса смежных функций) в отдельные программные модули, для которых возможна независимая разработка, интеграция и поддержка. Модули могут быть выполнены как в виде программ -ных библиотек, динамически загружаемых в процессе работы (DLL-модулей), так и в виде независимых исполняемых программ (EXE-модулей). Взаимную связь между модулями ИС удобнее всего организовать на основе унифицированных программных интерфейсов (API).
Опыт использования различных CAD/CAE-систем показывает, что хранение исходных данных и результатов анализа в «нейтральных» форматах обеспечивает значительно большую свободу в выборе сторонних программных комплексов для работы в единой ИС. Например, для хранения и обмена геометрических данных удобно использование форматов IGES и STEP, а для сеточного разбиения конечно-элементной модели - формат SAT. Наконец, в качестве важного связующего звена ИС удобно использовать единую базу данных (БД), которая хранит исходные сведения для проведения расчетов (в том числе геометрические модели), данные самих расчетов и результаты их обработки. Оптимальной формой организации такой базы является сочетание реляционной базы данных табличного типа и файловой библиотеки дополнительных материалов.
При проектировании реляционной БД было применено несколько нестандартных решений. Одно из них - создание ряда служебных таблиц. Эти таблицы используются для унификации встраивания элементов редактирования БД в графическую оболочку ком -плекса, а также для описания нестандартных межтабличных связей и типов данных.
*Работа выполняется в порядке реализации постановления № 218 Правительства РФ от 09.04.2010 г. «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства» и договора № 13.G25.31.0017 от 07.09.2010 между ОАО «ИСС» имени академика М. Ф. Решетнева» и Минобрнауки РФ.
Решетневские чтения
Большинство рабочих (неслужебных) таблиц БД организовано так, что для записей предусмотрено внутреннее структурирование (группировка), т. е. некоторые из табличных записей являются служебными и не содержат иной полезной информации, кроме индекса и имени подгруппы (заголовки подгрупп). Развитием концепции структурированной таблицы является таблица компоновки конструктивных элементов, в которой для элементов различных типов (электрора-диоизделия, платы, несущие рамки, крепления и пр.) задается иерархическая структура взаимного расположения и подчиненности. Существенно расширен набор типов данных, хранимых в БД: перечисления,
различение в строковых данных (объекты в формате ВаБе64, 1Р-адреса и пароли доступа, кодировка цветности), различение в целочисленных данных (простые числа и флаговые массивы). Их обработка и интерпретация целиком ложится на суб-модуль комплекса по работе с БД.
Тестирование созданного прототипа ИС показывает удовлетворительную работоспособность полного спектра средств доступа и редактирования БД, а также успешное взаимодействие с суб-модулями импорта данных из БД ОАО «ИСС». Продолжается наращивание функционала ИС для автоматизации проведения механического анализа.
A. B. Bovsunovskiy, A. A. Yaschuk Research Institute of Applied Mathematics and Mechanics of Tomsk State University, Russia, Tomsk
INTEGRATED SYSTEM FOR AUTOMATION OF MECHANICAL ANALYSIS OF ONBOARD RADIOELECTRONIC EQUIPMENT OF THE SPACECRAFT
The architecture of the expandable integrated system for engineering analyses is discussed. The main principles of design for such system are emphasized. The functionality of integrated system is divided onto three classes: preparing the initial data, performing calculations based on certain methods, analyzing the results. The module architecture which comprises the advantages of both, the facilities of external CAD/САЕ-systems and own methodical and theoretical implementations, is presented. The cross-module interoperability is based on unified program interfaces. Nonstandard methods of organization of internal database are listed.
© EoBcyHOBCKHH A. E., ^myx A. A., 2011
УДК 539.3
Т. В. Бурнышева, Ю. А. Кравцова Новокузнецкий институт-филиал Кемеровского государственного университета, Россия, Новокузнецк
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКВОЗНЫХ ВЫРЕЗОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ СЕТЧАТЫХ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Исследуется устойчивость сетчатых оболочечных конструкций из композиционных материалов, содержащих сквозные подкрепленные и неподкрепленные вырезы. Приведены результаты расчета устойчивости конструкций. Оценено влияние вырезов на устойчивость оболочки.
Обеспечение статической и динамической прочности является важным этапом в процессе проектирования крупногабаритных силовых конструкций машин, приборов и оборудования. Объект исследования -цилиндрическая сетчатая оболочечная конструкция из углепластика с регулярной системой спиральных и кольцевых ребер и обшивкой. Конструкция содержит некомпенсированные или усиленные окантовками вырезы технологического или конструктивного назначения (см. рисунок). Вдоль образующей оболочка нагружена сжимающей силой. Погонная нагрузка распределена равномерно по торцу, при этом угол поворота нормали относительно касательной к круговому сечению равен нулю.
Расчет устойчивости конструкций осуществлялся с помощью пакета программ «Композит-НК» [1]. В данном пакете программ реализован метод конеч-
ных элементов [2]. Дискретная модель сетчатой оболочки строится на основе треугольника Зенкевича [3] для обшивки и балки типа Тимошенко для ребер [4].
Сетчатые оболочки: а - без вырезов; б - с усиленными вырезами
а
