Раздел 3. Инженерный анализ и компьютерное моделирование

параметр времени, определяющий действующие в этот момент

силовые факторы.

Метод длины дуги (Arc Length Method) применяется для анали­

за закритического поведения конструкции, когда после потери

устойчивости происходит резкое изменение формы («прощел-

кивание») и система переходит в новое состояние равновесия.

Метод основан на идее итерационного выполнения множества

возможных решений с учетом на каждом шаге данных, получен­

ных на предыдущих шагах.

3.4. Методы о п т и м и з а ц и и в и н ж е н е р н о м анализе

Важнейшей задачей инженерного анализа, как и всей про­

ектной деятельности в целом, являются не только поверочные

расчеты вариантов технических решений, например, выявление

предельных напряжений и недопустимых деформаций в кон­

струкциях, но и отыскание путей улучшения — оптимизация из­

делий и процессов. Можно утверждать, что любой технический

проект может и должен ставиться и решаться как оптимизаци­

онная задача.

Поиск рационального решения в инженерной практике мо­

жет достигаться посредством следующих основных подходов.

Традиционный подход, или «экспертная методика», пред­

полагает следование определенным нормативам и правилам,

в которых заложен «опыт предыдущих поколений» [72]. Наибо­

лее известные и апробированные технические решения находят

свое отражение в виде стандартов и регламентов. В подавляющем

большинстве ситуаций соблюдение нормативов есть наиболее

надежный путь создания работоспособного изделия. Рекоменда­

ции, заложенные в стандартах и справочниках, формировались

поколениями разработчиков и содержат проверенные наборы

рецептов «что делать», «что такое хорошо, а что такое плохо».

Этот подход рекомендуется для типовых разработок. Но, к сожа­

лению, справочники по своему определению не могут содержать

новых вариантов и идей. Очевидно, что для инновационных

проектов экспертная методика не совсем подходит, а в ряде слу-

116

3.4. Методы оптимизации в инженерном анализе

чаев консерватизм оказывается вреден, поскольку накладывает

существенные ограничения на область поиска.

Второй подход можно назвать «эвристической методикой».

В этом случае разработчики новой техники опираются на инже­

нерную интуицию, присущую хорошо подготовленному и опыт­

ному специалисту, а также используют для активизации креатив­

ных способностей человека методы и рекомендации поискового

конструирования и инженерного творчества. Это дает неплохие

результаты, даже и в ручном исполнении, особенно когда ре­

шаются не слишком громоздкие и точные задачи. Эвристика

хорошо зарекомендовала себя в изобретательской деятельности

и претендует на роль самостоятельного направления техниче­

ских наук. По крайней мере во многих технических вузах она

присутствует в учебных программах, посвященных основам тех­

нического творчества конструирования и проектирования [42].

К сожалению, способы искусственной генерации новых тех­

нических решений, несмотря на определенный прогресс ме­

тодов искусственного интеллекта, до сих пор мало изучены,

плохо формализуются и пока относятся к перспективным на­

правлениям развития науки и техники. Большинство объектов

машиностроения отличаются высокой сложностью структуры

и неохватным разнообразием форм и вариаций. Только появле­

ние и развитие компьютерного моделирования, и в том числе си­

стем инженерного анализа, позволяют автоматизировать опти­

мизацию технических объектов и процессов.

Научно обоснованное и гарантированное достижение опти­

мума дает «использование методов оптимального проектирования»,

которые опираются на научную теорию и имеют хорошо разрабо­

танный и строгий математический аппарат [10, 43, 64]. Возник­

нув как средство решения прикладных задач, оптимальное про-

ектирование достаточно давно перестало быть «чистой» наукой,

превратившись в реальный рабочий инструмент, который может

быть использован на всех уровнях проектирования: от общей

концепции изделия до конструирования отдельных деталей.

В большинстве промышленных систем инженерного анализа

предлагается целый набор программно реализованных методов

и алгоритмов, позволяющих проводить оптимизацию машино­

строительных изделий и процессов по различным критериям.

117