книги / Методические указания по освоению дисциплины Методы оптимизации композитных систем для студентов бакалавриата по направлению 22.03.01 Материаловедение и технологииматериалов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра общей физики

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по освоению дисциплины «Методы оптимизации композитных систем»

для студентов бакалавриата по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2017

1

Составители: Ю.В. Соколкин, Е.Ю. Макарова

УДК 620.22-419.8 (072.8) М54

Рецензент д-р техн. наук, проф. А.Н. Аношкин

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Методические указания по освоению дисциплины «Методы М54 оптимизации композитных систем» для студентов бакалавриата по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» / сост. Ю.В. Соколкин, Е.Ю. Макарова. – Пермь : Изд-во

Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. – 11 с.

Приведены список тем учебной дисциплины и ссылки на основную используемую литературу, список периодических изданий и дополнительная литература предназначены для организации самостоятельной работы студентов.

Предназначены для студентов бакалавриата по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов».

Утверждено на заседании кафедры механики композиционных материалов и конструкций: протокол № 16 от 31.05.2017

УДК 620.22-419.8 (072.8)

© ПНИПУ, 2017

2

Введение

Цель учебной дисциплины – приобретение знаний, умений и овладение навыками в области математических методов оптимизации композитных систем с учетом деформационных и прочностных характеристик материалов.

Задачи учебной дисциплины

•формирование знаний о постановках задач оптимизации композиционных материалов и конструкций, математических методах оптимизации при наличии ограничений, критериях прочности слоистоволокнистых композитов и элементов композитных конструкций;

•формирование умения проводить оптимизационные расчеты реальных конструкций из композиционных материалов;

•формирование навыков решения прикладных задач оптимизации волокнистых композитов с учетом деформационных и прочностных характеристик материала.

Предметом освоения дисциплины являются следующие объекты:

•основные типы современных конструкционных и функциональных неорганических и органических материалов, композитов и гибридных материалов;

•конструкции из композитов как объекты оптимального проектирования.

4

Методические указания по освоению дисциплины «Методы оптимизации композитных систем»

5

Метод условного градиента. Метод штрафных функций. Нелинейные прикладные задачи оптимизации композитных систем.

Библиографический список

Основная литература

1.Лекции по механике конструкций из композиционных материалов / А.А. Чекалкин, А.А. Паньков.— Пермь : Изд-во ПГТУ, 1999 .— 151 с.

2.Введение в методы оптимизации: учебное пособие / А.В. Аттетков, В.С. Зарубин, А.Н. Канатников. – Москва: Финансы и статистика, 2008

3.Методы оптимизации: учебник / В.П. Корнеенко. – М.: Высш. шк., 2007. – 663 с.

4.Аттетков А.В., Галкин С.В. Зарубин В.С. Методы оптимизации: Учеб. для вузов / Под ред. В.С. Зарубина, А.П. Крищенко. – М.: Изд-во МГУ им. Н.Э. Баумана, 2001, 2003. – 440 с.

5.Лесин В.В., Лисовец Ю.П. Основы методов оптимизации. – М.: Изд-во МАИ, 1995. – 341 с.

6.Композиционные материалы: справочник / В. В. Васильев [и др.]; Под ред. В. В. Васильева. – Москва: Машиностроение, – 1990.

7.Полимерные композиционные материалы. Прочность и технология / С. Л. Баженов [и др.] . – Долгопрудный : Интеллект, 2010. – 347 с.

8.Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. – М.: Машиностроение, 1977.

9.Математические основы теории систем. Методы оптимизации: учебное пособие/ В.А. Панов. – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2011. – 148 с.

Периодические издания

10.AUDITORIUM (2312-4180)

11.Авиационные материалы и технологии (2071-9040)

12.Биотехносфера (2073-4824)

13.Бутлеровские сообщения (2074-0212)

14.Вектор науки Тольяттинского государственного университета (2073-

5073)

15.Вестник Брянского государственного технического университета

(1999-8775)

16.Вестник Иркутского государственного технического университета

(1814-3520)

6

17.Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова (1995-2732)

18.Вестник МГТУ «Станкин» (2072-3172)

19.Вестник Московского авиационного института (0869-6101)

20.Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение» (0236-3941)

21.Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (2223-9731)

22.Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета «Машиностроение, материаловедение» (2224-9877)

23.Вестник РГАТА им. П.А. Соловьева (2073-8072)

24.Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки» (1991-4592)

25.Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия

«Металлургия» (1990-8482, 2411-0906)

26.Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез»

(0202-3822)

27.Вопросы материаловедения (1994-6716)

28.Вопросы ядерной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы (2414-1038)

29.Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии

(1999-494Х)

30.Заготовительные производства в машиностроении (кузнечнопрессовое, литейное и другие производства) (1684-1107)

31.Известия Волгоградского государственного технического университета

(1990-5297)

32.Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

(1609-3577)

33.Известия высших учебных заведений. Нефть и газ (0445-0108) 34.Известия высших учебных заведений. Поволжский регион.

Технические науки (2072-3059)

35.Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) (1998-9849)

36.Известия Юго-Западного университета. Серия Техника и технологии

(2223-1528)

37.Инженерный журнал: наука и инновации (2308-6033)

38.Конструкции из композиционных материалов – межотраслевой научнотехнический журнал (2073-2589)

39.Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением (0234-8241)

40.Литейное производство (0024-449Х)

41.Литейщик России (1684-1085)

42.Машиностроение и инженерное образование (1815-1051)

43.Металлообработка (1684-6702)

7

44.Механика композиционных материалов и конструкций (1029-6670)

45.НАНОИНДУСТРИЯ (1993-8578)

46.Наука и образование (2073-8129)

47.Наукоемкие технологии в машиностроении (2223-4608)

48.Научно-технические ведомости СПбГПУ (1994-2354)

49.Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства (2223-7097)

50.Нефтегазовое дело (2073-0128)

51.Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) (19946309)

52.Огнеупоры и техническая керамика (0368-7290)

53.Перспективные материалы (1028-978Х)

54.Письма о материалах (2218-5046)

55.Ползуновский вестник (2072-8921)

56.Проблемы машиностроения и автоматизации (0234-6206)

57.Проблемы черной металлургии и материаловедения (1997-9258)

58.Производство проката (1684-257Х)

59.Расплавы (0235-0106)

60.Ремонт, восстановление, модернизация (1684-2561)

61.Российский вестник дентальной имплантологии (2220-4180)

62.Российский журнал биомеханики (2409-6601)

63.Сварка и Диагностика (2071-5234) 64.Справочник. Инженерный журнал (0203-347Х) 65.Технология легких сплавов (0321-4664) 66.Технология машиностроения (1562-322Х) 67.Титан (2075-2903)

68.Труды ВИАМ (2307-6046)

69.Тяжелое машиностроение (1024-7106)

70.Университетский научный журнал (2222-5064)

71.Упрочняющие технологии и покрытия (1813-1336)

72.Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета (2076-4359)

73.ФОТОНИКА (1993-7296)

74.Фундаментальные проблемы современного материаловедения (1811-

1416)

75.Экология и промышленность России (1816-0395)

Дополнительная литература

76.Babushkin A.V., Sokolkin Yu.V., Chekalkin A.A. Fatigue resistance of structurally inhomogeneous powdered materials in a complex stress-strain state//Mechanics of Composite Materials. -2014. -Vol. 50, № 1. -Р. 1-8.

77.Efimik V.A., Chekalkin A.A. Analysis of the dynamic behavior of soundabsorbing structures by the method of finite elements and a technique of assessment of the efficiency of noise absorption//Mechanics of Composite Materials. -2015. -Vol. 51, № 1. -Р. 99-114.

8

78.Features of powder material deformation with cyclic loading/V.N. Antsiferov, A.V. Babushkin, Yu.V. Sokolkin, A.A. Shatsov, A.A. Chekalkin//Powder Metallurgy and Metal Ceramics. -2001. -Vol. 40, № 1112. -Р. 569-572.

79.Long-term durability of glass-fiber-reinforced composites under operation in pulp and reactant pipelines/A.A. Chekalkin, A.V. Babushkin, A.G. Kotov, S.E. Shakleina//Mechanics of Composite Materials. -2003. -Vol. 39, № 3. - Р. 273-282.

80.Postnykh A.M., Chekalkin A.A., Khronusov V.V. Structural-statistical model of the reliability and durability of the fiber composite//Mechanics of Composite Materials. -1991. -Vol. 26, № 5. -Р. 633-637.

81.Sokolkin Yu.V., Chekalkin A.A., Babushkin A.V. Structure analysis, fatigue testing, and lifetime prediction of composite steels//Mechanics of Composite Materials. -1998. -Vol.34, №3. -P.269-278.

82.Sokolkin Yu.V., Chekalkin A.A., Kotov A.G. A structural multiscale approach to the design of spatially reinforced carbon-carbon composites//Mechanics of Composite Materials. -1995. -Vol. 31, № 2. -Р. 143-148.

83.Sokolkin Yu.V., Kotov A.G., Chekalkin A.A. Structural multistage model of the bearing capacity of carbon-carbon laminate shells//Mechanics of Composite Materials. -1994. -Vol. 30, № 1. -Р. 55-60.

84.Sokolkin Yu.V., Postnykh A.M., Chekalkin A.A. Probabilistic model of the strength, crack resistance and fatigue life of a unidirectionally reinforced fibrous composite//Mechanics of Composite Materials. -1992. -Vol. 28, № 2. -Р. 133-139.

85.Анциферов В.Н., Соколкин Ю.В., Чекалкин А.А., Бабушкин А.В. Численная модель циклической долговечности порошкового материала//Порошк. металлургия. -1994. -№ 5-6. -С. 112–118.

86.Ефимик В.А., Чекалкин А.А. Колебания звукопоглощающей перфорированной панели с системой ячеек трубчатого типа//Механика композиционных материалов и конструкций. -2007. -Т. 13, №3. -С. 385400.

87.Исследование микроструктуры углерод-углеродного композита 2D + 1 при термохимической обработке и насыщении пироуглеродом/А.В. Долгодворов, А.Г. Докучаев, П.А. Судюков, А.А. Чекалкин//Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2013. -Т. 79, № 12. -С. 31-33 88.Макарова Е.Ю., Соколкин Ю.В., Чекалкин А.А. Структурнофеноменологические модели прогнозирования упругих свойств высокопористых композитов//Вестн. Сам. Гос. техн. ун-та. Сер.: Физ.-

мат. науки. -2010. -№ 5(21). -С. 276-279.

89.Соколкин Ю.В., Аношкин А.Н., Котов А.Г., Чекалкин А.А. Информационная система «Композиционные материалы и конструкции»//Механика композиционных материалов и конструкций. -1996. -Т. 2, №1. -С. 91-93.

9

90.Соколкин Ю.В., Вотинов А.М., Ташкинов А.А., Постных А.М., Чекалкин А.А. Технология и проектирование углерод-углеродных композитов и конструкций. Москва, Наука, Физматлит, 1996, 240 с.

91.Соколкин Ю.В., Чекалкин А.А., Бабушкин А.В. Прогнозирование физических и механических свойств порошковых и армированных высокопрочными волокнами металлических материалов//Изв. вузов. Цветная металлургия. -1995. -№ 2. -С. 53-57.

92.Чекалкин А.А., Котов А.Г. Динамика и устойчивость композитных конструкций/Перм. гос. техн. ун-т, Пермь, 2006.-66 с.

93.Чекалкин А.А., Паньков А.А. Лекции по механике конструкций из композиционных материалов/Перм. гос. техн. ун-т, Пермь, 1999.-150 с.

10