ИСТИНА

Проект направлен на разработку подходов оптимизации изделий из композиционных материалов, создаваемых при помощи новых современных автоматизированных систем выкладки волокна, препрегов или преформ. Такие системы получили широкое распространение и развитие в современной промышленности. Современные принтеры, реализующие печать на основе непрерывного волокна, имеют довольно большую свободу в выборе форм изготавливаемого изделия, что требует новых подходов и инструментов проектирования. В данном проекте предлагается на основе известных алгоритмов топологической оптимизации разработать расширенный подход, адаптированный для современных выкладочных систем. Ключевые особенности таких подходов — это возможность использования ортотропных материалов, анализ оптимальной ориентации материала, технологические ограничения такие как: скорость изменения угла выкладки материала, остаточные напряжения, а также прочность изделия.

The project is aimed at developing of approaches to optimize products made of composite materials manufactured by the new modern automated fiber placement systems: ATL or AFP. Such systems are widely used and developed in nowadays industry. Modern printers that realize printing on the basis of continuous fiber have quite a lot of freedom in choice of the shapes of the manufactured products, which requires new approaches to engineering design and analysis. The proposal of this project, based on known topological optimization algorithms, to develop an extended approach adapted for modern fiber layup systems. The key features of such approach are the possibility of using orthotropic materials, analysis of the optimal orientation of the material, manufacturing limitations such as: rate of change in the angle layup of the material, residual stress values, and also the strength of the final product.

Получение алгоритмов топологической оптимизации со следующими функциональными возможностями: 1 – оптимальная функция – жесткость конструкции 2 – ограничение по массе изделия 3 – ограничение на минимальный размер элемента конструкции 4 – использование ортотропного материала 5 – угол ориентации как дополнительный параметр оптимизации 6 – ограничение на изменения угла ориентации 7 – учет технологических остаточных напряжений 8 – учет прочности изделия

Научный коллектив имеет большой опыт работы с композиционными материалами. Имеется существенный опыт разработки подпрограмм для систем конечно-элементного анализа. Коллективом разработаны и экспериментально проверены программы по отверждению композитов на основе как термопластичного, так и реактопластичного связующего. Имеются собственные уникальные наработки в виде программ для анализа прочности композитов. Коллективом разработана собственная классическая система топологической оптимизации конструкций для классической постановки задачи с использованием изотропного материала. Члены коллектива являются соавторами большого количества разработок, связанных с печатью 3D принтером композитных изделий на основе непрерывного волокна. В распоряжении коллектива находится все необходимое оборудование для экспериментальной отработки 3D печати на основе непрерывного волокна.

Появление таких алгоритмов существенным образом упростит проектирование изделий из композиционных материалов. Позволит создавать принципиально новые типы конструкций, практически неограниченных в свободе выбора форм. Это окажет существенное влияние на популяризацию использования композитных новых материалов в современной инженерной практике и сократит время появления новых изделий от идеи до первого прототипа.