Тезисы докладов ХХ xvi самарской областной
| Вид материала | Тезисы |
- Тезисы докладов ХХXVII самарской областной, 6137.18kb.
- Тезисы докладов, 4952.24kb.
- Тезисы докладов, 3726.96kb.
- Тезисы докладов, 1225.64kb.
- Правила оформления тезисов докладов Тезисы докладов предоставляются в электронном виде, 22.59kb.
- «Симпозиум по ядерной химии высоких энергий», 1692.86kb.
- Требования к тезисам докладов, 16.83kb.
- Тезисы докладов научно-практической, 6653.64kb.
- Правительство самарской области постановление от 27 октября 2010 г. N 539 об утверждении, 449.25kb.
- Тезисы докладов 1 Межвузовская научно -практическая конференция студентов и молодых, 100.64kb.
СЕКЦИЯ теоретической и прикладной механики
ДВИЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИ СИММЕТРИЧНЫХ ТЕЛ ПЕРЕМЕННОГО СОСТАВА
Крикунов М.М., научный руководитель доцент Дорошин А.В.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
В работе осуществляется моделирование и исследование движения твердого тела переменного состава на основе формализма Гамильтона. Рассмотрен частный случай, который может быть использован для описания движения упругого твердого тела. Строятся сечения Пуанкаре для различных значений величины малого параметра, характеризующего эффекты упругих колебаний. Обнаружены хаотические режимы движения.
Результаты исследования имеют важное прикладное значение в задачах динамики космического полета и могут быть использованы для анализа и синтеза динамики пространственного движения космических аппаратов.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ МНОГОРОТОРНЫХ СИСТЕМ
Коршиков Д.Н., научный руководитель доцент Дорошин А.В.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Исследуется система, состоящая из тела-носителя и шести динамически симметричных роторов. Строятся уравнения движения многороторной системы в Гамильтоновой форме в переменных Андуайе-Депри и проводится их численное интегрирование для двух случаев. Первый случай: неподвижная точка совпадает с центром масс и отсутствует сила тяжести, второй случай: неподвижная точка находится на продольной оси и присутствует сила тяжести.
В рамках первого случая рассматривается задача о переориентации космического аппарата в присутствии и отсутствии начального кинетического момента. В рамках второго случая рассматривается задача о движении шагающего механизма. Для всех рассмотренных случаев произведена визуализация движения.
СРАВНИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТРОСОВЫХ СИСТЕМ
Мунтян М.В., научный руководитель доцент Авраменко А.А.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Сопоставляются два подхода к моделированию тросовой системы. В первом случае тросовая система рассматривается в виде системы из n невесомых стержней с точечным грузом на конце, соединенных шарнирами с точечной массой. Для этой модели тросовой системы выведены уравнения движения, разработана программа численного моделирования и визуализации движения в среде Maple и Adams.
Во втором случае масса троса предполагается распределенной по всей его длине. Для описания движения такой системы с распределенными параметрами перемещение троса раскладывается по собственным формам его колебаний. Рассмотрены движения такой системы при колебаниях в вертикальной плоскости и поперечные колебания около радиальной конфигурации при движении в поле силы тяготения. Разработана программа визуализации движения такой тросовой системы. Проведено сравнение полученных результатов, определены ограничения на использование рассмотренных моделей.
ЭФФЕКТ ВЛИЯНИЯ ПОЛОСЫ КОНТАКТА УПРУГОВЯЗКОГО ОСНОВАНИЯ
НА ДИНАМИКУ ДИСКА
Нестерова Д.А., Лукьянов М.М., научный руководитель доцент Павлов Г.В.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Анализируется движения однородного кругового жесткого диска по вязкоупругому основанию. Рассмотрен эффект влияния местной деформации реологического основания на динамику диска. Если однородный диск движется плоскопараллельно и ускоренно, то следует учесть силы инерции и моменты сил инерций.
Предлагается методика, учитывающая влияние момента трения качения реологического основания на движение жёсткого круглого диска. Рассмотрен пример применения методики к анализу движения диска по балке, наделённой деформационными и демпфирующими свойствами, отвечающими физической модели Кельвина.
СМЕЩЕНИЕ ГРУЗА ПРИ ОТНОСИТЕЛЬНОМ ПОСТУПАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ В СЛУЧАЕ ТОРМОЖЕНИЯ ПЛАТФОРМЫ
Рябова В.В, Фомина О.А., научный руководитель препод. Карышев Ю.Д.
(Самарский государственный университет путей сообщения)
Представлен метод расчета относительного смещения груза в зависимости от коэффициента трения f между платформой и грузом при различных уровнях замедления aе и начальной скорости V0 платформы. Данная ситуация предполагает смещение по двум этапам: первый этап – смещение груза во время движения платформы до ее остановки; второй этап – смещение груза после остановки платформы.
Полученные зависимости позволяют рассчитать предельный уровень замедления платформы, исходя из допустимой, по эксплуатационным соображениям, величины смещения груза при заданных значениях коэффициента трения и начальной скорости.
ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ОРБИТ АСТЕРОИДА АПОФИС
НА ВЕЛИЧИНУ ЕГО СБЛИЖЕНИЯ С ЗЕМЛЕЙ В 2029 Году
Деревянка А.Е., научный руководитель проф. Заусаев А.Ф.
(Самарский государственный технический университет)
Астероид Апофис был открыт 19 июня 2004 г. Тогда же были сделаны первые расчеты его орбиты. Тринадцатого апреля 2029 г. произойдет сближение с Землей, в 22:12 по всемирному времени он пройдет на геоцентрическом расстоянии 39 680 км. Приблизительный диаметр его составляет 270 м., поэтому он является потенциально опасным для Земли астероидом. Важно оценить влияние погрешностей вычисления элементов орбиты на последующее сближение астероида с Землей. Считая, что параметры орбиты являются нормально распределенными величинами, проведены оценки влияния погрешностей в начальных данных каждого элемента на эволюцию орбиты астероида Апофис. Допустимые отклонения в элементах орбит астероида Апофис: для большой полуоси = 9,6∙10-9 а.е., эксцентриситета = 1,0∙10-7 , наклонения = 3,0∙10-6 градуса, долготы восходящего узла = 1,5∙10-4 градуса, аргумента перигелия = 1,5∙10-4 градуса, средней аномалии = 3,0∙10-6 градуса. Численное интегрирование уравнений движения Апофиса методом Эверхарта 27 порядка для различных вариантов начальных данных в пределах выше указанных отклонений было проведено на интервале времени с 2006 г. по 2030 г.
Наибольшее влияние на величину сближения астероида Апофис с Землей оказывает погрешность в большой полуоси орбиты астероида. При величине погрешности в большой полуоси равной 3, ошибка в определении минимального сближения астероида Апофиса с Землей 13 апреля 2029 г. достигает
600 км.УСТОЙЧИВОСТЬ СТАЦИОНАРНОГО ДВИЖЕНИЯ
ЦЕНТРА МАСС АСТЕРОИДА ВОКРУГ СОЛНЦА
Синицын В.С., научный руководитель проф. Заусаев А.Ф.
(Самарский государственный технический университет)
Рассмотрена задача движения астероида, на который действуют только силы притяжения Солнца, причём сила притяжения определятся законом всемирного тяготения. Рассматривается равномерное движение астероида по круговой орбите в предположении, что на движение астероида оказано некоторое возмущение. Получены дифференциальные уравнения возмущённого движения центра масс астероида вокруг Солнца в форме Лагранжа.
Рассматривается устойчивость полученной системы дифференциальных уравнений движения.
Доказательство устойчивости рассматриваемой задачи Коши основано на построении функции Ляпунова, представленной в виде комбинаций первых интегралов системы дифференциальных уравнений, описывающих движение астероида.
С помощью критерия Сильвестра показано, что функция Ляпунова является определённо-положительной относительно ее переменных, что доказывает устойчивость стационарного движения астероида относительно переменных величин, входящих в уравнения Лагранжа.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОНТАКТНОЙ ЖЕСТКОСТИ
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ ПРИ ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
Ахтамьянов Р.М., Паршин В.В., Трофимов В.А.,
научные руководители доц. Лашманов А.М., ст. препод. Лашманова Е.В.
(Самарский государственный технический университет)
В модели представлены нелинейные характеристики контактной упругости, как функции сближения контактирующих поверхностей, диссипативные свойства контакта, определяемые с учетом шероховатости и смазки.
Возмущающие силы в процессе резания задавались как ряды Фурье. Нулевые значения определялись из условий контакта в статике.
Приведены сравнительные результаты определения частот стыка аналитическими методами и результатами по программе «Универсальный механизм».
Анализ полученных результатов позволил определить режимы резания, исключающий резонанс колебаний динамической пары суппорт – направляющие и частотами возникающими в процессе резания.
ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ СТАНКА-КАЧАЛКИ СК8-3,5-5600
С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
«УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
Грибенников О.А., научный руководитель ст. преподаватель Довнар Л.А.
(Самарский государственный технический университет)
Создана компьютерная модель станка-качалки СК-8-3,5-5600.
Выполнен расчет кинематических, динамических характеристик станка-качалки. Проведен анализ по оценке зависимости коэффициента неравномерности вращения от момента инерции кривошипа, выполнение которого традиционными аналитическими методами в рамках учебного курса не представляется возможным из-за его трудоемкости.
Получен график зависимости коэффициента неравномерности вращения кривошипа от приведенного момента инерции. График имеет практический интерес при проектировании реальных станков-качалок.
В результате анализа получены следующие результаты: линейные скорости и ускорения характерных точек механизма; угловые скорости и угловые ускорения звеньев механизма; силы реакций в кинематических парах; коэффициент неравномерности вращения кривошипа от его приведенного момента инерции, являющийся одним из важнейших показателей устойчивой работы механизма.
Расчет колебаний уровней в уравнительном резервуаре ГЭС
при гидроударе
Ефимов Н.Н., научный руководитель доцент Крестин Е.А.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Уравнительный резервуар ГЭС – ёмкость, расположенная в конце напорной деривации перед турбинными напорными трубопроводами; обычно выполняется в виде цилиндра с открытым верхним торцом. Уравнительный резервуар улучшает условия регулирования мощности гидротурбин и предохраняет деривацию от гидравлического удара, возникающего при внезапном закрытии направляющего аппарата в случае сброса нагрузки или в результате аварии.
Наибольшее применение имеют следующие типы уравнительных резервуаров: а) простой цилиндрический, б) цилиндрический с соединительным патрубком, в) резервуар с камерами, г) резервуар с водосливом, д) дифференциальный резервуар, е) резервуар с дополнительным сопротивлением, ж) пневматический резервуар.
Сущность графического и численного методов расчёта колебаний уровней состоит в решении системы уравнений:
dv = g/L(z-h)∙dt;
dz = l/F(Q-F∙v)∙dt
При графическом расчете должны быть известны все размеры резервуара. Они могут быть определены предварительно аналитическим расчетом.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА УВЛАЖНЕНИЯ
И ОЧИСТКИ ВОЗДУХА В ПАССАЖИРСКОМ ВАГОНЕ
Аржаных Р.И., Стригалев В.А.,
научные руководители асп. Половинкина А.Ю., доц. Балалаев А.Н.
(Самарский государственный университет путей сообщения)
Представлены результаты экспериментальных исследований устройства увлажнения и очистки воздуха в пассажирском вагоне. Принцип работы данного устройства основан на прохождении воздуха между вращающимися дисками, частично погруженными в нагреваемую воду. Устройство представляет собой вращающийся регенеративный теплообменник с функциями увлажнения воздуха и очистки его от пыли.
Экспериментальные исследования заключались в определении эффектов нагрева и увлажнения воздуха в зависимости от температуры воды, скорости вращения дисков, воздействия на воду звуковых колебаний и концентрации в воде поваренной соли. Температура и относительная влажность воздуха на входе и выходе установки измерялись с помощью гигрометра CENTER-311, звуковые колебания создавались ультразвуковой стиральной машиной «Ретона».
В результате исследований было установлено влияние каждого из вышеперечисленных факторов на эффекты нагрева и увлажнения воздуха, что позволяет регулировать по отдельности эти эффекты.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА
УСКОРЕНИЯ СЛИВА ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ
ИЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН
Варганов А.П., научные руководители асп. Клепиков А.В., доц. Балалаев А.Н.
(Самарский государственный университет путей сообщения)
Представлены результаты экспериментальных исследований устройства ускорения слива вязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн. Принцип работы данного устройства основан на эжектировании жидкости водяным паром. Устройство представляет собой противоточный вихревой эжектор, у которого по оси расположено сверхзвуковое сопло Лаваля.
Экспериментальные исследования на первом этапе заключались в определении оптимальной геометрии противоточного вихревого эжектора с осевым соплом Лаваля из условия обеспечения максимального темпа прогрева воды водяным паром. Для сравнения различных режимов работы устройства было предложено выражение КПД, равное отношению найденного экспериментально темпа прогрева жидкости к максимально возможному теоретическому темпу прогрева жидкости. В результате исследований были определены оптимальные соотношения между значениями площадей тангенциального сопла вихревого эжектора, пассивного противоточного сопла, минимального сечения сопла Лаваля и патрубков выхода жидкости.
Экспериментальные исследования на втором этапе заключались в определении КПД устройства при разогреве водяным паром мазута.
ИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА ИЗДЕЛИЙ
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
Колесникова А.В., научные руководители проф. Шахов В.Г., инж. Тарасов В.В.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Рассмотрены применение PDM-системы для организации управления данными об изделии на этапе аэродинамических испытаний, а также интеграция с системами автоматизации научных исследований. Данные об изделии включают: экспериментальные данные, модели, документация на средства измерений, организационная и другая документация.
Проведено обследование предметной области, обзор существующих PDM-систем. Выявлена необходимость создания подобной системы с открытым кодом. Сформулированы требования, предъявляемые к системе. На основе стандартов составлено техническое задание на разработку системы управления данными об изделии.
Разработаны структура базы данных и интерфейс пользователя системы управления данными об изделии.
течение около комбинации цилиндра с плоскими пластинами
при наличии циркуляции
Фролова К.В., научный руководитель ст. преподаватель Фролов В.А.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Разработана математическая модель циркуляционного течения вокруг цилиндра при наличии экранирующей поверхности. Задача решена в рамках модели потенциального течения. Вращающийся цилиндр моделируется вихрем и диполем, расположенных в центре цилиндра. Применяется численно-аналитический метод, в рамках которого используется комплексный потенциал течения, а экран моделируется системой дискретных вихрей, распределённых на его поверхности. Экранирующая поверхность в виде пластин разбивается на граничные элементы, в пределах которых помещаются точечных вихрь и контрольная точка. Используется численная схема метода дискретных вихрей « ¼ - ¾ ». На ¼ располагается вихрь, а на ¾ – контрольная точка. В контрольных точках выполняются условия непротекания, что приводит к системе линейных алгебраических уравнений, решение которой осуществляется стандартным методом Гаусса. Особенностью расчётной схемы является то, что вблизи цилиндра размещаются контрольные точки. Исследованы зависимости скорости потока от величины циркуляции цилиндра и расположения экрана. Методом Мюллера найдены точки торможения и через эти точки построены нулевые линии тока.
Установлено, что максимальная скорость на цилиндре, при наличии пластин реализуется в случае, когда цилиндр их касается. Для случая расположения пластин в плоскости симметрии цилиндра значение максимальной скорости на его поверхности совпадает с точным решением для изолированного цилиндра.
Влияние толщины профиля вблизи экрана на его подъёмную силу
Жаренков С.В., Жорин Е.В., Фролова К.В.,
научный руководитель ст. преподаватель Фролов В.А.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Задача решается для двух вариантов: 1) экран моделируется системой дискретных вихрей, расположенных на его поверхности; 2) влияние экрана реализуется за счёт симметричного отражения профиля от плоскости, задающей экран. Во втором случае фиктивный профиль, расположенный под экраном, моделируется системой дискретных вихрей, размещаемых на его поверхности. Отличием двух методов является моделирование бесконечно длинного экрана. Условие бесконечности экрана для второго метода выполняется автоматически, а для первого требуется выбрать достаточно длинный экран, длина которого должна составлять несколько хорд профиля.
Найдена зависимость относительного коэффициента подъёмной силы от угла атаки и относительной высоты расположения профиля над экраном. Для частного случая профиля – плоской пластины выполнены сравнения результатов аналитического решения и численно-аналитического метода, которые показали хорошее согласование. Сравнение между методом отражений и методом моделирования экрана показало совпадение результатов. Установлено, что существует максимум на зависимости относительной подъёмной силы профиля от угла атаки для различных отстояний от экрана, причём значение этого максимума снижается с увеличением толщины профиля и увеличивается при уменьшении отстояния до экрана.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОФИЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КРЫЛА С РОТОРНЫМ ПРЕДКРЫЛКОМ
Панков Р.С., научный руководитель ст. преподаватель Клементьев В.А.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
В аэродинамической трубе Т-1 СГАУ на экспериментальной установке методом импульсов проведены исследования по определению профильного сопротивления крыла с роторным предкрылком. Постоянная скорость набегающего потока в экспериментах равнялась 7 и 31 м/с. С целью сравнения результатов эксперимента с расчётным значением коэффициента профильного сопротивления, полученного по полуэмпирической формуле, выполнены эксперименты с неподвижном цилиндром. В экспериментах с вращающимся цилиндром обороты вращения роторного предкрылка подбирались из условия кратности линейной скорости на поверхности цилиндра скорости потока. Выполнены измерения профиля скорости в аэродинамическом следе за крылом с роторным предкрылком. Полученные результаты показали снижение профильного сопротивления при вращении цилиндра. Максимальное снижение профильного сопротивления составляет приблизительно 5-6%. Так же была проведена визуализация обтекания профиля методом дымящейся нити и методом лазерного ножа. Скосы потока за крылом, выявленные при визуализации, не превышали десяти градусов.
ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОЙ ЧАСТИЦЫ В ПОТОКЕ ПУАЗЕЙЛЯ
Бурмистров Н.А., научный руководитель профессор Клюев Н.И.
(Самарский государственный университет)
Рассматривается движение сферической частицы в потоке жидкости в горизонтальном цилиндрическом канале. Записаны уравнения движения твердой частицы в проекции на ось x и y и уравнение вращения частицы. Заданы начальные условия задачи.
Решение задачи получено численным методом, построены графики параметров движения частицы.
ДВИЖЕНИЕ ИСПАРЯЮЩЕЙСЯ КАПЛИ В ОДНОРОДНОМ ПОТОКЕ ГАЗА
Степанова Я.А., научный руководитель профессор Клюев Н.И.
(Самарский государственный университет)
Испаряющаяся капля представляет собой тело переменной массы. При испарении меняется масса капли, её радиус и скорость; соответственно эти величины будем рассматривать, как функции от времени. Представлены уравнение импульсов для тела переменной массы, балансовое уравнение теплообмена для капли, аналог уравнения теплопроводности.
Заданы начальные условия краевой задачи. Решение задачи получено численным методом, построены графики характеристик капли.
АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА МЕХАНИЗМА
НА ОСНОВЕ СИНТЕЗА ПО АССУРУ
Позднякова О.В., научный руководитель доцент Осипов А.П.
(Филиал Самарского государственного технического университета в г. Сызрани)
Представлена аналитическая методика кинематического и динамического анализа наиболее распространенных структурных групп, а также алгоритм расчета механизмов, состоящих из n структурных групп, базирующихся на едином подходе к описанию структуры механизма: синтезе по Ассуру. Деление механизма на структурные группы укрупняет структуру и значительно упрощает расчет, что позволяет облегчить восприятие теоретического материала и повысить понимание его студентами.
Основой данной работы является предположение о том, что для любой структурной группы можно указать расчетные кинематические параметры и формулы для их решения, также как и для любой структурной группы можно указать расчетные реакции и формулы для их определения. С целью наиболее полной автоматизации кинематического и динамического анализа, заложенные в разработанном методе формулы, реализованы в математическом пакете MathCAD.
В настоящее время разрабатывается учебно-методический комплекс по дисциплинам «Техническая механика» и «Теория механизмов и машин». Предполагается ввести в его состав задачи повышенной сложности и элементы научного исследования.
ВЫНУЖДЕННЫЕ НЕСТАЦИОНАРНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
ТОНКОЙ АКСИАЛЬНО ПОЛЯРИЗОВАННОЙ ПЛАСТИНЫ
Бегенчева М.И., научный руководитель доцент Шляхин Д.А.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Исследования нестационарных задач электроупругости в трехмерной постановке позволяет в ряде случаев получить решения в виде сложных спектральных разложений. Однако, при рассмотрении некоторых практически важных задач целесообразно использовать более простые математические модели в виде пьезокерамических тонких пластин и оболочек. При этом, как правило, данные решения строятся для установившегося режима вынужденных колебаний, которые описывают динамическую реакцию системы справедливую только при низкочастотном внешнем воздействии.
В работе рассматривается динамическая задача для тонкой пьезокерамической кольцевой пластины при действии на ее торцевых плоскостях электрического потенциала, являющегося произвольной функцией по времени. Боковые неэлектродированные поверхности при этом принимаем свободными от механических напряжений.
Электрическая нагрузка возбуждает в тонкой пластине планарные осесимметричные колебания, которые при учете гипотез Кирхгофа – Лява описываются дифференциальным уравнением, краевыми и начальными условиями относительно радиальной компоненты вектора перемещений. Решение осуществляется путем применения конечного интегрального преобразования Вебера.
УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ СТЕНКИ
ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
Декартов В.С., научный руководитель доцент Еленицкий Э.Я.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Сравнение отечественных и зарубежных нормативных документов по резервуаростроению показывает, что методика прочностного расчета этих сооружений, регламентированная российскими нормами, основана на устаревших представлениях о работе стенки под нагрузкой и исходит из того, что каждый пояс стенки деформируется независимо от других поясов резервуара. Такое упрощение является оправданным лишь для резервуаров относительно небольшого объема, однако все ведущие мировые стандарты по резервуаростроению учитывают при проектировании стенки эффект, связанный со ступенчатым характером изменения ее толщины. Поскольку при действии гидростатической нагрузки толщина любого пояса стенки должна быть больше толщины соседнего верхнего участка, то максимальные деформации в пределах каждого пояса возникают не на уровне его нижней кромки, а несколько выше. Это обстоятельство позволяет снизить расчетный уровень налива и, как следствие, расчетную толщину поясов. В работе предлагается новый, не требующий применения сложных вычислительных процедур, уточненный аналитический метод расчета резервуаров на основе моментной технической теории цилиндрических оболочек. Представленный численный анализ результатов показывает эффективность разработанной методики применительно к резервуарам большого объема.
ВЫВОД УРАВНЕНИЙ КОЛЕБАНИЙ
БАЛКИ ТИМОШЕНКО ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ
НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПА ГАМИЛЬТОНА-ОСТРОГРАДСКОГО
Кузьменко В.И, научный руководитель профессор Фридман Л.И.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Собственные частоты стержней постоянного сечения, вычисленные на основе модели Тимошенко, существенно отличаются от вычисленных на основе классических моделей. Сравнение с вычислениями на основе теории упругости подтверждает достоверность вычислений на основе модели Тимошенко и позволяет существенно расширить диапазон элементов сооружений и машин, схематизируемых стержнями при их динамических расчетах. В представленной работе получена система дифференциальных уравнений второго порядка нестационарной динамики балки Тимошенко переменного сечения. Вывод системы уравнений на основе вариационного принципа сводится к вычислению кинетической и потенциальной энергий при колебаниях и к вычислению работы заданной нагрузки. Применение компьютерной алгебры позволяет строить систему уравнений без ошибок, возможных при сложных преобразованиях вручную и, в перспективе, строить численные методы решения полученных уравнений.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ ДВУХ ВАРИАНТОВ
ДРОБИЛЬНО-СОРТИРОВОЧНОГО КОМПЛЕКСА
Брылёв И.С, Брылёв П.С., научный руководитель доцент Веретенников Н.В.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
На основе известных расчетных схем сил, действующих на распорные плиты щековой дробилки, ленточный металлический питатель щековой дробилки, на конус конусной дробилки, ролики питающего конвейера конусной дробилки в программной среде «Компас» выполнен расчет статических и динамических нагрузок на основные конструктивные элементы дробилок и транспортёров двух вариантов дробильно-сортировочных комплексов СДМ 186 и СДМ 721 для производства щебня.
Эти варианты отличаются, в основном, типами щековых дробилок и ленточных питателей. В первом варианте используются дробилка СМД 109А и питатель СМД 109А, во втором - дробилка ДРО 609А и питатель ДРО 708. Анализ результата сравнительного расчета позволяет сделать вывод, что на комплексе СДМ 721 производительность производства щебня повышается на 10%.
Общее решение ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ задачи динамики
для НЕОДНОРОДНОЙ ПО ТОЛЩИНЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
Ахатчиков А.В., научный руководитель проф. Сеницкий Ю.Э.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
На основе полученных ранее уравнений движения в усилиях и системы краевых условий для непрерывно-неоднородных оболочек средней толщины, сформулированы новые дифференциальные уравнения движения в перемещениях для цилиндрической оболочки. Используя современный математический аппарат обобщенных многокомпонентных конечных интегральных преобразований, получено точное, в рамках теории С.П. Тимошенко, аналитическое решение осесимметричных нестационарных начально-краевых задач динамики для непрерывно неоднородных по толщине круговых цилиндрических оболочек при общих упругих условиях защемления торцов и произвольных динамических воздействиях. Решение представлено в виде спектрального разложения по базисной системе собственных функций, определяемых в процессе процедуры структурного алгоритма метода конечных интегральных преобразований. Круговые частоты осесимметричных колебаний оболочки являются домноженными на постоянный множитель корнями соответствующего трансцендентного уравнения. Показано, что собственные значения и собственные функции являются вещественными. В соответствии с методом квазинормальных координат построенное решение может быть обобщено с учетом диссипативных сил вязкого сопротивления.
Современные материалы и технологии
восстановления, усиления и защиты зданий и сооружений
Куницин А.А., Седых М.Ю., научный руководитель препод. Коновалов С.А.
(Тольяттинский военный технический институт)
На базе лаборатории строительных конструкций ТВТИ были проведены эксперименты по исследованию прочности и деформативности образцов бетона с добавлением наиболее распространенных в России видов фибр и с добавлением сухих смесей нового поколения. Помимо физического эксперимента в рамках исследования был проведен численный эксперимент с использованием программного комплекса для проектирования и расчета Lira 9.4. В качестве прототипа для проведения эксперимента были использованы технологии изготовлений бетонов с добавлением фибры разной конфигурации и сухих строительных смесей серии ЭМАКО Нанокрит на основе нанотехнологий разработанных специалистами концерна BASF.
По итогам обработки результатов экспериментов был подобран оптимальный вариант применения рассмотренных видов фибр в фибробетоне. Таким образцом является бетонный композит с применением стальной резаной фибры, фрезерованной дугообразной формы. Обусловлено это абсолютным отсутствием ежей в фибробетоне, а также прекрасным равномерным распределением данной фибры в составе бетона. Выполненные исследования показали актуальность и перспективность применения в России строительных смесей на основе нанотехнологий в качестве современного материала для восстановления, усиления и защиты требующих ремонт и находящихся в аварийном состоянии зданий и сооружений.
Моделирование напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя
Глебов А.Ю., научный руководитель доц. Мехеда В.А.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
При поперечном изгибе плоского консольного образца из стали 1Х18Н9Т пластическое течение поверхностного слоя отмечено при напряжении, которое значительно ниже предела выносливости этих образцов. Развитие пластических деформаций в поверхностном слое происходит в стесненных условиях. Степень стеснения пластических деформаций может быть оценена градиентом напряжений по толщине образца. После первого полуцикла нагружения в образце появляются остаточные напряжения, которые суммируются с основными.
Поведение поверхностного слоя моделируется методом конечных элементов. Задача осложняется тем, что из эксперимента известна деформация только на поверхности образца. Но эта величина является интегральной характеристикой работы всего поперечного сечения образца. Кроме того, ослабленный поверхностный слой очень тонкий, его толщина измеряется десятками микрон.
В программном комплексе MSC.PATRAN модель образца представлена в виде поверхности, автоматически разбитой на четырехугольные оболочечные элементы Quad4, имеющие четыре узла (по одному в каждой вершине). Каждому элементу присвоены свойства балочного элемента Bar2. Конечноэлементная сетка, имеющая сгущение к поверхности образца, задавалась довольно мелкой. Модель достаточно качественно отражает результаты эксперимента при циклическом деформировании образца.
ПРИБОРЫ И МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЙ
Иванов А.Н., научный руководитель доц. Ибатуллин И.Д.
(Самарский государственный технический университет)
На кафедре «Технология машиностроения» СамГТУ и ООО «НПО Спецпокрытие» разработан комплекс новых приборов для лабораторных исследований механических и триботехнических свойств гальванопокрытий.
1. Разработан трибометр, реализующий схему испытаний типа «кольцо-диск», позволяющий оценивать антифрикционные и противоизносные свойства гальванопокрытий. Характеристики: частота вращения 600... 1800 мин -1, нормальная нагрузка – до 1000 Н, диаметр образцов – до 40 мм. Автоматизированный сбор данных с датчиков нормальной силы, момента трения, температуры саморазогрева образцов.
2. Разработан склерометрический программно-аппаратурный комплекс, позволяющий, оценивать энергии активации пластической деформации и разрушения поверхностных слоев глубиной до 5 мкм. Имеется функция измерения микротвердости по Виккерсу и режим профилографирования. Разработан переносной вариант склерометра с магнитными опорами для автономного применения в полевых условиях.
МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАНКА-КАЧАЛКИ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Стручков И.А., Леонтьев М.В., Рязапов Р.Ф., научный руководитель доц. Фокин В.Г.
(Самарский государственный технический университет)
Методом конечных элементов построена модель станка–качалки – привода глубинного штангового насоса, работающего в установившемся рабочем режиме при постоянной угловой скорости кривошипа.
Модель параметризована, что позволяет эффективно оценивать влияние различных факторов (геометрии, нагрузки, скорости двигателя) на работу механизма.
Для типовой качалки СК5-3-2500 проведены исследования кинематики звеньев, реакций в опорах и шарнирных соединениях, найдены перемещения, деформации, напряжения и сделан прочностной анализ.
Рассмотрены различные варианты уравновешивания станка–качалки СК5-3-2500 с помощью балансировочных грузов, устанавливаемых как на кривошипе, так и на балансире, найден оптимальный вариант балансировки. Сделана оценка влияния положительного и отрицательного дезаксиала для станка–качалки СК5-3-2500.
Созданная компьютерная модель станка–качалки – привода глубинного штангового насоса, может быть полезна в практике конструирования, монтажа и настройки подобных механизмов.
Программа расчета
подкрепленных оболочек вращения переменной толщины
при осесимметричном нагружении
Ключник О.В., научный руководитель доцент Ахмедьянов И.С.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Разработана программа расчета на ЭВМ оболочек вращения переменной толщины по методу конечных элементов. Срединная поверхность оболочки произвольная. Оболочка может содержать участки из различных материалов, а также упругие шпангоуты с произвольной формой поперечного сечения. Предполагается, что: в пределах каждого участка толщина изменяется по линейному закону; нагрузка осесимметричная; оболочка работает в пределах упругости материала. Оболочка моделируется кольцевыми коническими конечными элементами. Каждый узел (точнее, узловая окружность) такого элемента имеет 3 узловых перемещения: осевое, радиальное и угловое (угол поворота нормали к срединной поверхности оболочки). Внешняя нагрузка прикладывается к узлам конечно-элементной модели в виде погонных узловых сил и моментов.
Программа составлена на алгоритмическом языке Delphi. Для расчета заданной оболочки вращения по разработанной программе необходимо составить файл исходных данных, включающий в себя геометрию срединной поверхности оболочки и приложенные к оболочке осесиметричные нагрузки.
Результатами расчетов являются значения узловых перемещений, нормальных напряжений в точках внутренней и внешней поверхностях оболочки, а также значения погонных усилий N1, N2, Q и моментов M1, M2 в узлах.
Приведены результаты расчета сопряжения сферического днища и цилиндрической обечайки бака через упругий шпангоут.
Определение механических характеристик разрушения материалов
при одноосном растяжении цилиндрических образцов
Ключник О.В., научный руководитель профессор Хромов А.И.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
На основе стандартных испытаний цилиндрических образцов на одноосное растяжение определяются инвариантные деформационные характеристики разрушения материалов в виде предельной деформации
и удельной диссипации механической энергии 
, соответствующих зарождению микротрещины и деформации 
и удельной диссипации энергии 
в вершине трещины, определяющих скорость распространения трещин. Величины , связываются с алгебраически наибольшим главным значением тензора конечных деформаций Альманси. Устанавливается связь между , , , с 
– относительным сужением образца при разрушении.Изменение физико-механического состояния
упрочненного слоя образцов из сплава ЭИ698ВД
под воздействием многоцикловых усталостных испытаний
Морозов А.П., научный руководитель проф. Радченко В.П.
(Самарский государственный технический университет)
Изучено влияние многоцикловых усталостных испытаний плоских образцов из сплава ЭИ698ВД, предварительно упрочненных в режиме пневмодробеструйной обработки, на характеристики шероховатости и микротвердости поверхностного слоя. Упрочнение осуществлялось двумя способами – стеклянными шариками (Ø 250 мкм) и стальной дробью (Ø 315 мкм).
Установлено, что наибольший прирост микротвердости на образцах наблюдается при упрочнении стеклянными шариками, где среднее значение микротвердости по Кнуппу составляет 1200-1500 НК. При обработке стальной дробью микротвердость возрастает до 800-900 НК.
При исследовании образцов, подвергнутых испытаниям на усталость, выявлено, что наибольшее значение микротвердости наблюдается на периферийных участках. Исследование шероховатости, проведенное по параметрам Rz и Rq, установило, что усталостные испытания не оказывают существенного влияния на шероховатость поверхности.
Таким образом, в работе выявлено, что микротвердость коррелирует с величиной сжимающих остаточных напряжений на упрочненной поверхности, а шероховатость не зависит от режимов и характера усталостных испытаний.
Исследование устойчивости плоской формы косого изгиба
тонкостенных стержней
Кукушкин В.Е., научный руководитель доцент Савельев Л.М.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Исследуется устойчивость тонкостенного стержня, который в начальном состоянии находится в условиях косого изгиба. На основе уравнений устойчивости В.З. Власова построен функционал энергии при выпучивании стержня. Расчёт критической нагрузки выполняется по методу Ритца. В качестве базисных функций используются формы изгибной или крутильной потери устойчивости стержня при осевом сжатии. Количество базисных функций определяется желаемой точностью расчёта.
Процедура расчёта реализована с использованием математического пакета MATHCAD. Для стержней с z-образным и двутавровым сечением исследована зависимость критической нагрузки от направления её действия относительно главных осей при различных условиях нагружения и закрепления. Построены диаграммы предельных состояний для рассмотренных случаев. Рассмотрено влияние уровня точки приложения нагрузки относительно центра изгиба сечения.
ПОСТРОЕНИЕ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ РЕДУКТОРА В СИСТЕМЕ КОМПАС
И РАЗРАБОТКА ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАСЧЕТА ВАЛОВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ANSYS
Горелов Н.В., научный руководитель доц. Горелов В.Н.
(Самарский государственный технический университет)
В работе приведен пример двухступенчатого редуктора, выполненного в виде трехмерной модели. Причем, алгоритм построения деталей не предусматривает выполнения на первом этапе чертежей деталей в формате 2D.
Использование прикладной программы КОМПАС–SCHAFT позволило выполнить предварительный расчет всех параметров зубчатого зацепления быстроходной и тихоходной ступени редуктора и создать трехмерные модели зубчатых колес.
Использование программы ANSYS позволило выполнить расчет валов редуктора с определением всех реакций, прогибов и углов поворота сечений вала с очень высокой точностью. Разработанный алгоритм ввода исходных данных для расчета в параметрическом виде, позволяет получать решение для любых размеров вала.
УСТАЛОСТНЫЙ РОСТ ТРЕЩИНЫ В СРЕДЕ С ПОВРЕЖДЕННОСТЬЮ
Игонин С.А., научный руководитель доц. Степанова Л.В.
(Самарский государственный университет)
Представлено асимптотическое решение задачи об усталостном росте трещины в среде с поврежденностью на основе представлений континуальной механики поврежденности в рамках связанной постановки задачи, когда параметр сплошности входит в определяющие соотношения материала, построенные на основе закона Гука. Континуальная механика поврежденности принимает во внимание изменение свойств материала вследствие накопления различного рода повреждений, что приводит к необходимости использования определяющих уравнений, включающих параметр сплошности (поврежденности). Проведенный асимптотический анализ показал, что к вершине трещины примыкает зона процесса - область активного накопления рассеянных микроповреждений, в то время как к берегам трещины примыкает область полностью поврежденного материала. Определена конфигурация области активного накопления повреждений для различных значений материальных констант кинетического уравнения, постулирующего степенной закон накопления повреждений. Дана оценка скорости роста усталостной трещины.
НЕЛИНЕЙНАЯ ЗАДАЧА НА СОБСТВЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ,
СЛЕДУЮЩАЯ ИЗ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
ВБЛИЗИ ВЕРШИНЫ ТРЕЩИНЫ
В МАТЕРИАЛЕ СО СТЕПЕННЫМ ОПРЕДЕЛЯЮЩИМ ЗАКОНОМ
Башаев Т.Б., научный руководитель доц. Степанова Л.В.
(Самарский государственный университет)
Исследована задача определения всего спектра собственных чисел нелинейной задачи на собственные значения, возникающей в результате применения метода разложения по собственным функциям компонент тензора напряжений и деформаций в окрестности вершины трещины в материале со степенными определяющими уравнениями. Анализ напряженно-деформированного состояния вблизи кончика трещины является одной из основных проблем современной механики трещин. Особый интерес вызывало и вызывает исследование полей напряжений и деформаций у вершины трещины в материалах с нелинейными определяющими уравнениями. Наибольшее распространение получил степенной закон связи между напряжениями и деформациями (или напряжениями и скоростями деформаций, если речь идет о степенном законе Бейли–Нортона теории установившейся ползучести). Определение напряженно-деформированного состояния в материале со степенным законом упрочнения является предметом многочисленных исследований, однако в большинстве работ предполагается, что главный член асимптотического разложения напряжений представляет собой решение Хатчинсона-Райса-Розенгрена. В рамках настоящего исследования определен весь спектр собственных значений. Для решения нелинейной задачи на собственные значения был применен метод возмущений, в рамках которого вводится в рассмотрение малый параметр, являющийся разностью между собственными значениями, отвечающими «невозмущенной» линейной и нелинейной задачам.
Расчёт на прочность подземных трубопроводов
с учётом тепловых деформаций грунтов
Ворков В.А., научный руководитель профессор Тарасов Ю.Л.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
В работе приводится определение тепловых просадок подземных магистральных трубопроводов. При теплотехническом анализе используются методы и средства
МКЭ-пакета ANSYS. Оценка напряжённо-деформированного состояния при тепловых просадках грунта проводится в программном комплексе ANSYS. Оценка прочности трубопровода осуществляется по деформационному критерию.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ПРИБОРНОГО ОТСЕКА
ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
Казаков А.С., научный руководитель профессор Тарасов Ю.Л.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Проведено исследование устойчивости силовых балок аналитическими методами, а также проверена устойчивость обшивки от сдвига. Данный расчет представилось возможным уточнить, приложив силовые факторы через расположенную выше переходную ферму.
Полная картина распределения напряжений и деформаций во всех элементах конструкции получена методом конечных элементов, реализованным в среде MSC.Patran/MSC.Nastran. Линейный статический анализ позволил увидеть правильное распределение напряжений и деформаций во всех точках силовых элементов и оценить правильность конструкции силовой балки, имеющую нестандартную геометрию. С помощью нелинейного анализа исследовано закритическое поведение обшивки после ее потери устойчивости в сжатой зоне, получены значения нагрузки, при которой в отсеке будет наблюдаться исчерпывание несущей способности.
Конечным результатом исследования прочности приборного отсека стало установление для него запасов прочности для верхней и нижней частей отсека. Результаты достаточно точно согласуются с аналитическим расчетом.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
ОСНОВНОЙ ОПОРЫ ШАССИ САМОЛЕТА ТУ-204СМ
Борисов А.В., научный руководитель проф. Тарасов Ю.Л.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Целью расчета на прочность является определение напряженно-деформированного состояния цилиндра амортизатора и раскоса основной опоры шасси самолета, выявление наиболее нагруженных мест и предложение способов по их улучшению.
В результате применения МКЭ были получены картины распределения эквивалентных напряжений в цилиндре и раскосе для нескольких расчетных случаев. На основании этих данных выявлены наиболее нагруженные места и предложены варианты по их улучшению.
моделирование срабатывания мембраны ПРОРЫВА
Нехаев Д.П., научный руководитель асс. Глушков С.В.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
В работе проведено моделирование разрушения мембраны прорыва одноразового клапана, устанавливаемого в трубопроводе, с помощью МКЭ-пакета ANSYS.
Мембрана клапана представляет собой тонкую пологосферическую оболочку, имеющую круговой концентратор в виде несквозной насечки. Подборана оптимальная форма насечки для гарантированного разрушения мембраны (срабатывания клапана) при заданном уровне давления в трубопроводе.
Задача решалась в осесимметричной, физически и геометрически нелинейной постановке с использованием механизма «смерть элементов».