НАПРАВЛЕНИЕ 1 Информационные технологии, математическое моделирование и методы интерпретации данных

РАЗДЕЛ 3 Методы и алгоритмы идентификации динамических систем

Шифр:  1.3.2.9

Название проекта:  Разработка измерительно-вычислительных комплексов для проведения экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния строительных конструкций

Код ГРНТИ:  Код ГРНТИ: 59.14.19

Вид исследования:  Вид исследования: Прикладное научное исследование

Научный руководитель:  Данилов М. Н., старший преподаватель

Исполнители:  Данилов М. Н., старший преподаватель

Краткая аннотация:  Электромеханические датчики силы (тензодатчики) широко применяются во многих областях науки и техники. В строительной науке тензодатчики используются, например, в экспериментальных исследованиях напряженно-деформированного состояния строительных конструкций. В этом случае производятся совместные измерения компонентов силы в некоторой декартовой системе координат (три компонента силы и три компонента момента). Такие измерения осуществляются с помощью многокомпонентных датчиков. Точность измерений определяется конструкцией упругого элемента датчика и методом решения измерительной задачи. Традиционные подходы к конструированию упругих элементов датчиков ограниченно применимы для конструирования многокомпонентных датчиков. В настоящее время активно развиваются методы и вычислительные технологии топологической оптимизации конструкций. Однако они еще не достаточно развиты для решения многих практических задач проектирования тензодатчиков. Основными недостатками существующих алгоритмов является невозможность учета специальных технологических ограничений и целей. Кроме того, существующие алгоритмы не позволяют находить оптимальную форму конструкции при переменной нагрузке. Основным методом решения измерительной задачи является использование аппроксимации зависимостей измеряемых величин с помощью полиномов второй степени. Этот метод не обеспечивает требуемой точности измерения сил, т.к. датчик является нелинейной динамической системой. Требуется решение задачи идентификации математической модели системы и ее параметров. Существуют большое количество методов аппроксимации функций многих переменных, которые могут быть использованы для решения измерительной задачи. Однако на практике вычисления производятся с помощью компактных электронно-вычислительных устройств (микроконтроллеров) и часто требуется высокая скорость вичислений (например, при динамических испытаниях конструкций). Поэтому применение многих точных методов аппроксимации ограничивается требованиями к скорости вычислений. Современным методом исследования напряженно-деформированного состояния конструкций является метод фотограмметрии, основанный на корреляционном анализе изображений поверхности исследуемой конструкции, полученных с помощью цифровой фотографии. Комбинация метода фотограмметрии с конечно-элементным анализом конструкции и тензометрированием является перспективным методом экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния строительных конструкций. Для реализации данного метода требуется разработка измерительно-вычислительных комплексов для проведения испытаний строительных конструкций, которые включают средства измерений (датчики) и средства обработки данных (ЭВМ и комплексы прикладных программ). Целью работы является совершенствование методики проектирования упругих элементов датчиков усилий и методов решения измерительной задачи. Задачами являются: 1) разработка вычислительного алгоритма для решения задач топологической оптимизации строительных конструкций, который позволяет использовать специальные типы ограничений и целей; 2) разработка вычислительной технологии для решения измерительной задачи.

Ожидаемые результаты:  Вычислительный алгоритм для решения задач топологической оптимизации строительных конструкций. Вычислительная технология для решения измерительной задачи. Статья (РИНЦ), выступление на конференции.

Аннотированный отчет:  https://upload-1c-sibstrin.storage.yandexcloud.net/bitrix/Science/ThematicPlans/2019/TematicheskiyPlan15060.pdf