Бионические принципы

Континуальная система с уточненными жесткостными характеристиками пластинчатых элементов в целях проверки напряженно-деформированного состояния вновь просчитывается методом конечных элементов. Модель решения задачи имеет следующий вид: Исходная континуальная система представляется стержневым аналогом с частотой разбивки решетки, позволяющей оценить действительный характер работы такой системы. Делается статический расчет стержневого аналога на заданное число загружений. Полученные значения узловых перемещений подставляются в математическую модель задачи.

Решается задача оптимизации стержневой системы по массе и осуществляется переход от стержневого аналога к континуальной системе с оптимальным распределением толщин. В основе синтеза живых конструкций, как и искусственных, лежит оптимизация различного характера. В одних случаях осуществляется оптимизация универсальных конструкций, т. е. таких, которые бы удовлетворяли всевозможным силовым воздействиям.

В других случаях при построении оптимальных структур предпочтение отдается одному из преобладающих силовых воздействий. Задача синтеза решается и в тех случаях, когда каждое силовое воздействие воспринимается соответствующей структурой.

Например, в головке бедренной кости человека под каждую нагрузку подготавливается своя структура, так называемая ферма Митчелла, причем все эти фермы связаны между собой и образуют в целом сложную траекториальную структуру. Оптимизация динамических структур в отличие от статических происходит непрерывно, когда за счет подвижности их элементов в процессе силовых воздействий конфигурация изменяется, подстраиваясь под новые виды нагрузок: Иными словами, осуществляется саморегулирование конфигураций структур.

Следует также напомнить, что конфигурации и структуры конструктивных систем в процессе эволюции живых организмов определились, с одной стороны, оптимизацией по отношению к внешним силовым воздействиям, а с другой минимизацией энергетических затрат, необходимых для постоянного обмена веществ в организмах, определяемых в первую очередь величиной массы.

Последние публикации

Комментарии запрещены.