Разработка и экспериментальное подтверждение метода автоматизированного проектирования литниковой системы для изготовления силовых конструкций аэрокосмического назначения из короткоармированных композиционных материалов

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-79-10205

НазваниеРазработка и экспериментальное подтверждение метода автоматизированного проектирования литниковой системы для изготовления силовых конструкций аэрокосмического назначения из короткоармированных композиционных материалов

Руководитель Куркин Евгений Игоревич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" , Самарская обл

Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-106 - Проблемы механики в проектировании новых материалов

Ключевые слова композиционный материал, короткие волокна, литье под давлением, прочность, жесткость, параметрическая и топологическая оптимизация

Код ГРНТИ61.61.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение проблемы автоматизации проектирования литниковой системы при производстве изделий из короткоармированных композиционных материалов с помощью литья под давлением. Автоматизации проектирования литниковой системы литьевых форм позволит повысить качество продукции аэрокосмического назначения и сокращения срока вывода изделий на рынок, что определяет актуальность проводимого исследования. Проект предполагается провести в три этапа. Первый год реализации проекта посвящен разработке и экспериментальной верификации методики выбора точек подачи материала при литье плоских конструкций. Будет проведено экспериментально-аналитическое исследование влияния линии спая на жесткость и прочность плоских образцов, предложен количественный критерий оценки качества проливки изделия, с учетом требований прочности и жесткости и решена задача оптимизации расположения точек подачи расплава в плоском случае. Второй год реализации проекта посвящен решению задачи оптимизации расположения точек подачи расплава в пространственном случае. Третий год реализации проекта посвящен автоматизации проектирования литниковых каналов от сопла термопласт автомата до оптимальных точек подачи материала с использованием метода топологической оптимизации. Существующие подходы к оптимизации заполнения литьевых форм направлены на устранение дефектов проливки, но не учитывают прочностные и жесткостные характеристики изготавливаемых конструкций. Научная новизна исследований заключается в: - учете прочности и жесткости изготавливаемой анизотропной конструкции в критерии качества в задачах оптимизации литья изделия, - декомпозиции задачи автоматизации проектирования литьевых форм на этап оптимизации расположения точек входа расплава и этап топологического синтеза литниковой системы, - результатах экспериментальных исследований, позволяющих проводить настройку и валидацию моделей.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Куркин Е.И., Спирина М.О., Захваткин Я.В., Чертыковцева В.О. Оценка влияния линии спая на механические характеристики проушин из короткоармированного композиционного материала 18-я Международная конференция «Авиация и космонавтика – 2019». 18-22 ноября 2019 года. Москва. Тезисы, С. 232-233 (год публикации - 2019)

2. Спирина М.О., Куркин Е.И., Чертыковцева В.О., Захваткин Я.В. Влияние линии спая на механические характеристики образцов на растяжение из короткоармированного композиционного материала 18-я Международная конференция «Авиация и космонавтика – 2019». 18-22 ноября 2019 года. Москва. Тезисы, С. 244-245 (год публикации - 2019)

3. Куркин Е.И., Спирина М.О., Чертыковцева В.О., Захваткин Я.В. Mechanical characteristics of short fiber composite samples located behind circle, rectangle, triangle obstacles IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (год публикации - 2020)

4. Куркин Е.И., Спирина М.О., Захваткин Я.В., Чертыковцева В.О. The influence of the weld line location on the mechanical characteristics of lugs from short fibers reinforced composite material IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (год публикации - 2020)

5. Спирина М.О., Куркин Е.И. Оценка точности модели пластичности короткоармированного композиционного материала 19-я Международная конференция «Авиация и космонавтика». 23-27 ноября 2020 года. Москва. Тезисы., С. 792 (год публикации - 2020)

6. Чертыковцева В.О., Куркин Е.И., Лукьянов О.Е., Эспиноса Б.О. Оптимизация литниковой системы для расположения линий спая вдали от нагруженной зоны конструкций из короткоармированных композитов 19-я Международная конференция «Авиация и космонавтика». 23-27 ноября 2020 года. Москва. Тезисы., С.802-803 (год публикации - 2020)

7. Куркин Е.И., Лукьянов О.Е., Чертыковцева В.О., Эспиноса Барсенас О.У. Molding gate optimization for weld line location away from structures loaded area Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2021)

8. Куркин Е.И., Спирина М.О. Accuracy of the short fibers reinforced composite material plasticity models Journal of Physics: Conference Series (год публикации - 2021)

9. Куркин Е., Кишов Е., Эспиноса Барсенас О.У., Чертыковцева В. Gate location optimization of injection molded aerospace brackets using metaheuristic algorithms IEEE Xplore (год публикации - 2021)

10. Кишов Е.А., Куркин Е.И. Оценка применения нового эволюционного алгоритма оптимизации для поиска глобального оптимума в задачах общего вида 20-я Международная конференция «Авиация и космонавтика». 22-26 ноября 2021 года. Москва. Тезисы., С.430-431 (год публикации - 2021)

11. Куркин Е.И., Куихада Пиокуинто Модификация adjointShapeOptimizationFoam для топологической оптимизации каналов с учетом неньютоновского характера жидкости 20-я Международная конференция «Авиация и космонавтика». 22-26 ноября 2021 года. Москва. Тезисы., С. 436-437 (год публикации - 2021)

12. Лукьянов О.Е., Куркин Е.И., Эспиноса Барсенас, Куихада Пиокуинто Разработка набора данных для тренировки сверточной нейронной сети для идентификации коротких углеродных волокон 20-я Международная конференция «Авиация и космонавтика». 22-26 ноября 2021 года. Москва. Тезисы., С.440-441 (год публикации - 2021)

13. Спирина М.О., Куркин Е.И. Использование генетического алгоритма в задачах идентификации параметров нелинейных моделей короктоармированного композиционного материала II Международная конференция «Композитные материалы и конструкции». 16 ноября 2021 года. Москва. Тезисы, С. 28-29 (год публикации - 2021)

14. Куркин Е.И., Куихада Пиокуинто, Печеник Е.В. Topological Optimization of Ducted Non-Newtonian Flows Using Heuristic Flow Field Sensitivity Approach Lecture Notes (год публикации - 2022)

15. Кишов Е.А., Куркин Е.И. Evaluation of a new evolutionary optimization algorithm for finding an extremum in general optimization problems Lecture Notes (год публикации - 2022)

16. Куркин Е.И.,Спирина М.О.,Эспиноса Б.О.,Куркина Е.В. Calibration of the PA6 Short-Fiber Reinforced Material Model for 10% to 30% Carbon Mass Fraction Mechanical Characteristic Prediction Polymers, Vol. 14, N. 1781, P. 1-20. (год публикации - 2022)
10.3390/polym14091781

17. Лукьянов О.Е., Куркин Е.И., Эспиноса Барсенас, Куихада Пиокуинто Training of a Convolutional Neural Network with a Virtual Dataset for the Identification, Quantification and Measurement of Carbon Short-Fibers Lecture Notes (год публикации - 2022)

18. Куркин Е.И., Чертыковцева В.О. Математическое моделирование литья кронштейна из композиционного материала XXV Туполевские чтения (школа молодых ученых): Международная молодёжная научная конференция, 10–11 ноября 2021 года: Материалы конференции. Сборник докладов., Т.1, С. 667-670 (год публикации - 2021)

19. Куихада Пиокуинто, Шахов В.Г. Acceleration of Evolutionary Optimization for Airfoils Design with Population Size Reduction Methods Lecture Notes (год публикации - 2022)

Публикации