Глава 5. Инженерные аспекты оптимизации конструкций

Изложены принципы практической оптимизации и приведены примеры путей их реализации. Дана ссылка на изобретения в области практической оптимизации.

Вопросы математической и практической оптимизации конструкций

Известно, что существует разрыв между результатами оптимизации, которые достигаются на основе математических формулировок и инженерной практики из-за неучета качественных технологических факторов, которые трудно формализуются и не поддаются математическим решениям. Инженеры не отказываются от идеализированных математических решений как некоторых так называемых оптимальных ориентиров, но реализация их часто затруднительна. Кроме того, для многих областей таких решений не существует. Как преодолеть этот разрыв? Наряду с методами математической оптимизации используются и другие подходы

(рис. 19). Например:

· многоцикловая практическая оптимизация, сочетающая теоретические и экспериментальные результаты;

· искусство формообразования, априори обеспечивающее конструктивную безопасность, экологичность, условия малой чувствительности к негативным воздействиям и др.;

· методы адаптации, регулирования и управления напряженно-деформированным состоянием конструкций;

· принятие решений в условиях неопределенности; создание управляемых конструкций, близких к интеллектуальным системам, обладающих способностью доучиваться, например, нейроуправляемых.

Рис. 19. Инженерные аспекты оптимизации конструкции

Реальные проблемы (задания), как правило, многоэкстремальны, охватывают не только конструктивные факторы, но и технические, архитектурные, производственные, экологические, социальные и др. Нужен системный подход, оценивающий не только конечный результат, но и его возможные последствия.

Проблемы математической оптимизации освещены в литературе достаточно полно. (В частности, в [1-7]. К ним применима теория преобразования вариационных проблем с условным и безусловным экстремумами [15].

В данном учебном пособии это направление не развивается, основное внимание здесь уделено инженерным аспектам совершенствования конструкций, охватывающим разные подходы, в том числе и оптимизационные. Иллюстрируя имеющийся разрыв, укажем на выводы в справочной книге [2], в которой отмечены два направления развития автоматически управляемых систем: теоретическое и практическое (прикладное). Обратим внимание на инженерную практику проектирования и разработки новых конструкций. Вот характерный пример последнего. Когда известный конструктор, руководитель предприятия по созданию и запуску искусственных спутников, решил оформить свои проекты в виде докторской диссертации, положив в основу методы теоретической оптимизации и принятия решений, то его самооценка завершенной работы была следующая: «на основе данной диссертации ни один спутник не взлетит».