Details

Данная работа посвящена разработке алгоритма, который автоматически формирует узлы соединения оптимальном ПСК для дальнейшего использования в аддитивном производстве и оценке результатов работы алгоритма. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Анализ источников, затрагивающих аналогичные или смежные темы; 2. Разработка алгоритма автоматизированного проектирования узлов оптимальной пространственной стержневой системы; 3. Проверка работы алгоритма и оценка результатов. Алгоритм разрабатывался в среде визуального программирования Grasshopper. Программа по заданным исходным данным формирует не унифицированную и оптимальную с точки зрения распределения усилий компоновку стержневой системы, подбирает сечения согласно российским стандартам и унифицирует их, а затем – генерирует геометрию узлов и формирует общую базу данных деталей соединения для дальнейшего аддитивного производства. В результате работы алгоритма было проведено сравнение традиционного исполнения структурного покрытия и конструкции, полученной программой по одним и тем же исходным данным. Сопоставление показало, что такой подход в будущем сможет значительно снижать металлоемкость конструкций. Также была сформирована база данных узловых соединений, структура которой позволит в дальнейшем внедрить полученный алгоритм в производственную линию с промышленными принтерами для аддитивного производства.

This work is devoted to the development of an algorithm that will automatically form the connection nodes of the optimal space trusses for further use in additive manufacturing and evaluation of the results of the algorithm. The tasks that were accomplished during the research were: 1. Analyzing sources that addressed similar or related topics 2. Development of an algorithm for the computer-aided design of nodes of an optimal space truss 3. Validation of the algorithm and evaluation of the results The algorithm was developed in the Grasshopper visual programming environment. The program forms a non-unified and optimal from the point of view of force distribution layout of the space truss according to the given initial data, selects cross-sections of the rods according to Russian standards and unifies them, and then generates the geometry of nodes and forms a common database of connection details for further additive manufacturing. As a result of the algorithms work, a comparison was made between the traditional design of structural coating and the design obtained by the program using the same initial data. The comparison showed that this approach in the future would significantly reduce the metal intensity of structures. A database of nodal connections was also formed, the structure of which will allow to further implementation the resulting algorithm into a production line with industrial printers for additive manufacturing.

• Введение
• Глава 1. Отказ от унификации в пространственных стержневых системах
  • 1.1. Унификация в строительстве
  • 1.2. Пространственные стержневые конструкции
    • 1.2.1. История развития ПСК
    • 1.2.2. Развитие ПСК в наши дни
    • 1.2.3. Инструменты процедурной оптимизации стержневых систем
  • 1.3. Аддитивные технологии
    • 1.3.1. История развития аддитивных технологий
    • 1.3.2. Методы аддитивного производства металлических изделий
    • 1.3.3. Применение аддитивных технологий в ПСК
  • 1.4. Определение целей и задач магистерской диссертации. Объект и предмет исследования
• Глава 2. Разработка алгоритма автоматизированного проектирования узлов оптимизированной стержневой системы
  • 2.1. Общая структура алгоритма
  • 2.2. Создание оптимальной стержневой системы
    • 2.2.1. Обработка исходных данных задачи проектирования
    • 2.2.2. Задание материала конструкции
    • 2.2.3. Формирование оптимальной геометрии стержневой системы
    • 2.2.4. Получение характеристик системы и структура данных
  • 2.3. Корректировка сечений стержней
    • 2.3.1. Приведение сечений стержней к сечениям по сортаменту
    • 2.3.2. Сведение количества типоразмеров стержней к заданному
    • 2.3.3. Поверочный расчет стержневой системы
    • 2.3.4. Получение итоговых характеристик пространственной фермы
  • 2.4. Формирование и параметризация узлов
    • 2.4.1. Формирование геометрии узлов
    • 2.4.2. Определение набора параметров каждого узла
  • 2.5. Вывод информации о соединениях
  • 2.6. Выводы по главе 2
• Глава 3. Проектирование стержневой системы и её узлов с помощью полученного алгоритма
  • 3.1. Задание исходных данных
  • 3.2. Ход работы алгоритма по созданию стержневой системы
  • 3.3. Сравнение с традиционным решением
  • 3.4. Ход работы алгоритма по созданию узловых соединений
  • 3.5. Выводы по главе 3
• Заключение
• Список используемых источников