Кривенок Антон Александрович, Бормотин Константин Сергеевич, Буренин Анатолий Александрович Формулировка и решение задачи оптимизации формообразования крупногабаритных обшивок двойной кривизны в условиях кинематических ограничений прессового оборудования // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2022. № 3(53). С. 63-74. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2022.53.3.007. EDN: HTNAMU.

Автор(ы)

Кривенок Антон Александрович — Комсомольский-на-Амуре государственный университет

Бормотин Константин Сергеевич — Комсомольский-на-Амуре государственный университет

Буренин Анатолий Александрович — Комсомольский-на-Амуре государственный университет

Название статьи

Формулировка и решение задачи оптимизации формообразования крупногабаритных обшивок двойной кривизны в условиях кинематических ограничений прессового оборудования

Название (англ.): Formulation and solution of the optimizing problem the shaping of large-sized double curvature sheets under the conditions of pressing equipment kinematic limitations

Индекс(ы) УДК

539.3, 517.97, 621.7.043

DOI

10.37972/chgpu.2022.53.3.007

EDN

HTNAMU

Ключевые слова

формообразование обтяжкой; FET; кинематический анализ; прямая и обратная задачи кинематики; задача оптимизации; метод конечных элементов; натурный эксперимент

Аннотация

Для снижения материальных и временных затрат на разработку и внедрение технологии изготовления обшивок двойной кривизны с использованием процесса обтяжки листовых заготовок разработаны математические модели и методики, позволяющие производить цифровое моделирование процесса формообразования и корректировать его на раннем этапе разработки технологии. При разработке технологии изготовления окантовки двери на самолет SSJ-NEW применялись новые подходы к моделированию процесса формообразования, которые позволили определить наиболее оптимальную стратегию обтяжки крупногабаритной заготовки на пределе кинематических возможностей пресса FET-1500. Разработанная технология позволяет в рамках вычислительного эксперимента провести отработочные итерации с переходом на реальную обтяжку в оптимальных технологических параметрах.

Финансирование

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта № 21-11-00165

Даты

Поступила: 17.11.2022; Принята: 25.12.2022; Опубликована: 30.12.2022

Страницы

63-74

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Вайсбург В.А., Медведев Б.А., др. А.Н. Бакумский и. Автоматизация процессов подготовки авиационного производства на базе ЭВМ и оборудования с ЧПУ. Москва: Машиностроение, 1985. 216 с.
2. Pogartseva M., Feoktistov S. Technique for the development of the technological process for the tightening of aircraft parts on CNC presses // Materials Science Forum. 2019. no. 945. P. 839-844.  DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.945.839 EDN: BHEUWG
3. Моделирование кинетики движения рабочих элементов обтяжного пресса FET / Р.Ф. Крупский, А.А. Кривенок, А.В. Станкевич [и др.] // Вестник ИрГТУ. Механика и машиностроение. 2014. № 9 (92). С. 40-45.
4. Кинематический метод обеспечения подготовки управляющих программ ЧПУ обтяжных прессов фирмы АСВ-АLSTHOM / В.А. Михеев, С.В. Сурудин, И.В. Науменко [и др.] // Наука, теория, практика авиационно-промышленного кластера современной России: II Всероссийская научно-производственная конференция, приуроченная ко Дню науки. Ульяновск: Ульяновский государственный технический университет, 2017. С. 35–49.
5. Вепрев А.А., Завьялова В.И. Выбор схемы нагружения и скорости ведения процесса поперечной обтяжки // Авиационная промышленность. 1984. № 12. С. 10–11.
6. Формообразование профильных заготовок с помощью листового обтяжного пресса / А.А. Кривенок, А.В. Станкевич, С.И. Феоктистов [и др.] // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Науки о природе и технике. 2013. № II–1(14). с. 4–8.
7. Михеев В.А. Особенности расчета процессов обтяжки деталей сложной формы. Куйбышев: Куйб. авиац. ин-т, 1981. 10 с.
8. Сурудин С.В. Сочетание конечно-элементного моделирования и расчета по аналитическим формулам процессов формообразования обтяжкой // НАЦИОНАЛЬНАЯ АССОЦИАЦИЯ УЧЕННЫХ (НАУ), Ежемесячный научный журнал. 2015. № 3 (8) ЧАСТЬ 3. с. 139–141.
9. Определение положения пуансона в рабочем пространстве обтяжного пресса FET в процессе технологической подготовки производства / С.В. Белых, А.А. Кривенок, В.В. Мироненко [и др.] // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 12(83). с. 36-41. EDN: RTRZXN
10. Моделирование кинематической схемы последовательной обтяжки оболочек двояковыпуклой формы на обтяжном прессе FEKD / В.А. Михеев, Ф.В. Гречников, С.Г. Дементьев [и др.] // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. № 16(6). с. 172–179.
11. Исследование кинематической схемы последовательной обтяжки оболочек двояковыпуклой формы на обтяжном прессе FEKD / В.А. Михеев, Ф.В. Гречников, С.Г. Дементьев [и др.] // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. № 16(6). с. 180-186. EDN: TIJZYT
12. Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры: учебное пособие. Москва: Наука, 1991. 94 с.
13. Merlet J. P. Parallel Robots. 2nd ed. The Netherlands: Springer Dordrecht, 2006.
14. Разработка манипуляционных механизмов параллельно-перекрестной структуры / В.А. Глазуной, С. Брио, В. Аракелян [и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2008. № 2. С. 90–100.
15. Yang D., Lee T. Feasibility study of a platform type of robotic manipulators from a kinematic viewpoint // Transactions of ASME Journal of Mechanisms, Transmission and Automation in Design. 1984. no. 106. P. 191–198.
16. Krivenok A., Burenin A. On the parallel kinematics of the FET stretching press in the stretch forming operations in the manufacture of parts with complex spatial geometry // J. Sib. Fed. Univ. Math. Phys. 2021. no. 14(6). p. 1-11.  DOI: 10.17516/1997-1397-2021-14-6-735-745 EDN: UIEKXW
17. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. Мир: Москва, 1984. 428 с.
18. Marc 2021, Vol A: Theory and User Information. MSC.Software Corporation, 2021.
19. Бормотин К.С., Буренин А.А., Кривенок А.А. Об оптимизации кинематической схемы формообразования обтяжкой тонких упругопластических обшивок // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2022. № 2. С. 14-24.  DOI: 10.31857/S0572329922020064 EDN: FXRSOL
20. Коробейников C.H. Нелинейное деформирование твердых тел. Изд-во СО РАН: Новосибирск, 2000. 262 с.
21. Wriggers P. Computational contact mechanics. Heidelberg: Springer, 2006.
22. Химмельблау Д.М. Прикладное нелинейное программирование. Издательство «Мир». Редакция литературы по новой технике: Москва, 1975.
23. Бормотин К.С., Вин А. Метод решения обратной задачи в процессе обтяжки панели // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2018. № 3(37). С. 47-57. EDN: POTYKR

1. Vaysburg V.A., Medvedev B.A., Bakumskii A.N., et al. Automation of Processes for Preparation of Aircraft Production Based on Computers and CNC Equipment. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1985. 216 p. (In Russian).
2. Pogartseva M., Feoktistov S. Technique for the development of the technological process for the tightening of aircraft parts on CNC presses. Materials Science Forum, 2019, no. 945, pp. 839–844. DOI: 10.4028/[www.scientific.net/MSF.945.839](http://www.scientific.net/MSF.945.839). EDN: BHEUWG.
3. Krupskii R.F., Krivenok A.A., Stankevich A.V., et al. Modeling of the kinematics of working elements of the FET stretch-forming press. Vestnik Irkutskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. Mekhanika i Mashinostroenie, 2014, no. 9(92), pp. 40–45. (In Russian).
4. Mikheev V.A., Surudin S.V., Naumenko I.V., et al. Kinematic method for preparing CNC control programs for stretch-forming presses of ACB-ALSTHOM. Science, Theory, and Practice of the Aviation-Industrial Cluster of Modern Russia: Proceedings of the 2nd All-Russian Scientific and Production Conference Dedicated to the Day of Science. Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University Publ., 2017, pp. 35–49. (In Russian).
5. Veprev A.A., Zav'yalova V.I. Selection of the loading scheme and process speed for transverse stretch forming. Aviatsionnaya Promyshlennost', 1984, no. 12, pp. 10–11. (In Russian).
6. Krivenok A.A., Stankevich A.V., Feoktistov S.I., et al. Forming of profile blanks using a sheet stretch-forming press. Uchenye Zapiski Komsomol'skogo-na-Amure Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. Nauki o Prirode i Tekhnike, 2013, no. II-1(14), pp. 4–8. (In Russian).
7. Mikheev V.A. Features of Calculating Stretch-Forming Processes for Parts of Complex Shape. Kuibyshev, Kuibyshev Aviation Institute Publ., 1981. 10 p. (In Russian).
8. Surudin S.V. Combination of finite-element modeling and calculation by analytical formulas for stretch-forming processes. Natsional'naya Assotsiatsiya Uchenykh: Monthly Scientific Journal, 2015, no. 3(8), part 3, pp. 139–141. (In Russian).
9. Belykh S.V., Krivenok A.A., Mironenko V.V., et al. Determination of the punch position in the working space of the FET stretch-forming press during technological preparation of production. Vestnik Irkutskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta, 2013, no. 12(83), pp. 36–41. EDN: RTRZXN. (In Russian).
10. Mikheev V.A., Grechnikov F.V., Dement'ev S.G., et al. Modeling of the kinematic scheme of sequential stretch forming of double-convex shells on an FEKD stretch-forming press. Izvestiya Samarskogo Nauchnogo Tsentra RAN, 2014, vol. 16, no. 6, pp. 172–179. (In Russian).
11. Mikheev V.A., Grechnikov F.V., Dement'ev S.G., et al. Study of the kinematic scheme of sequential stretch forming of double-convex shells on an FEKD stretch-forming press. Izvestiya Samarskogo Nauchnogo Tsentra RAN, 2014, vol. 16, no. 6, pp. 180–186. EDN: TIJZYT. (In Russian).
12. Glazunov V.A., Koliskor A.Sh., Krainev A.F. Spatial Mechanisms of Parallel Structure: Textbook. Moscow, Nauka Publ., 1991. 94 p. (In Russian).
13. Merlet J.P. Parallel Robots. 2nd ed. Dordrecht, Springer, 2006.
14. Glazunov V.A., Brio S., Arakelyan V., et al. Development of manipulation mechanisms of parallel-cross structure. Problemy Mashinostroeniya i Nadezhnosti Mashin, 2008, no. 2, pp. 90–100. (In Russian).
15. Yang D., Lee T. Feasibility study of a platform type of robotic manipulators from a kinematic viewpoint. Transactions of ASME. Journal of Mechanisms, Transmission, and Automation in Design, 1984, no. 106, pp. 191–198.
16. Krivenok A., Burenin A. On the parallel kinematics of the FET stretching press in stretch-forming operations in the manufacture of parts with complex spatial geometry. Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics, 2021, no. 14(6), pp. 735–745. DOI: 10.17516/1997-1397-2021-14-6-735-745. EDN: UIEKXW.
17. Gallagher R.H. Finite Element Analysis: Fundamentals. Moscow, Mir Publ., 1984. 428 p. (Russian transl.).
18. Marc 2021. Vol. A: Theory and User Information. MSC Software Corporation, 2021.
19. Bormotin K.S., Burenin A.A., Krivenok A.A. On optimization of the kinematic scheme of stretch forming of thin elastoplastic skins. Izvestiya RAN. Mekhanika Tverdogo Tela, 2022, no. 2, pp. 14–24. DOI: 10.31857/S0572329922020064. EDN: FXRSOL. (In Russian).
20. Korobeinikov S.N. Nonlinear Deformation of Solids. Novosibirsk, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences Publ., 2000. 262 p. (In Russian).
21. Wriggers P. Computational Contact Mechanics. Heidelberg, Springer, 2006.
22. Himmelblau D.M. Applied Nonlinear Programming. Moscow, Mir Publ., 1975. (Russian transl.).
23. Bormotin K.S., Vin A. Method for solving an inverse problem in the process of panel stretch forming. Vestn. Chuvash. Gos. Ped. Univ. im. I. Ya. Yakovleva. Ser.: Mekh. Pred. Sost., 2018, no. 3(37), pp. 47–57. EDN: POTYKR. (In Russian).

Авторские права и лицензия

© 2022 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.