Тезисы докладов ХХXVII самарской областной
| Вид материала | Тезисы |
- Тезисы докладов ХХ xvi самарской областной, 6387.86kb.
- 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
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУПРАВЛЯЕМОГО СПУСКА ТВЕРДОГО ТЕЛА
НА ВНЕАТМОСФЕРНОМ УЧАСТКЕ ТРАЕКТОРИИ
Ледкова Т.А., научный руководитель проф. Асланов В.С.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
В настоящее время актуальной является проблема спуска КА с орбиты на Землю. Важным аспектом в ее изучении является исследование неуправляемого движения твердого тела относительно центра масс под действием гравитационного момента. Изучение этого движения необходимо для определения компонент перегрузки, правильной расшифровки показаний приборов, установленных на борту летательного аппарата, а также для определения рассеивания точек посадки. Исследовано движение твердого тела под действием гравитационного момента. В каноническом виде получены уравнения, описывающие движение вокруг центра масс при движении по круговой и эллиптической орбите. Для случая плоского движения получены аналитические решения, проведен анализ фазового портрета систем. С помощью численного интегрирования проверена правильность этих решений. Для случая плоского движения по эллиптической орбите записана система усредненных уравнений, исследовано влияние продольной закрутки тела на его колебания. Актуальность данной задачи определяется возможностью применения полученных результатов для исследования свободного движения орбитальной ступени ракеты-носителя на пассивном участке траектории.
СИНТЕЗ ДВИЖЕНИЙ МАЯТНИКА ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ
С ПОДВИЖНОЙ ТОЧКОЙ ПОДВЕСА
Геранина И.В., научный руководитель доц. Безгласный С.П.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Рассмотрена динамика маятника переменной длины с подвижной точкой подвеса. Получены уравнения движения маятника в виде уравнений Лагранжа второго рода; решена задача синтеза программного управления, обеспечивающего реализацию заданного желаемого движения маятника (в общем, не являющегося решением исходной неуправляемой системы). Также для заданного движения маятника построена система возмущенного движения (в отклонениях) и получено стабилизирующее управление по принципу обратной связи, обеспечивающее асимптотическую устойчивость программного движения исходной системы. Решение получено в замкнутой аналитической форме для произвольного закона изменения длины маятника.
Исследование проводилось на основе второго метода Ляпунова классической теории устойчивости с использованием метода придельных функций и придельных систем, позволяющих применять функции Ляпунова со знакопостоянными производными.
СФЕРИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА
С ТОРОИДАЛЬНОЙ ПОЛОСТЬЮ, ЗАПОЛНЕННОЙ ЖИДКОСТЬЮ
Красников В.С., научный руководитель доц. Алексеев А.В.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
В настоящее время широкое распространение получили разгонные блоки (РБ) с жидкостными двигателями, что подразумевает наличие на борту большого запаса жидкого топлива. В РБ с жидкостными двигателями используются баки, в основном, в форме тел вращения: цилиндров, сфер, торов. В работе исследуется угловое движение твердого тела с полостями, заполненными жидкостью, как модели РБ с топливными баками.
В работе ставится задача исследования движения РБ под влиянием топлива, состоящая в определении инерционно-массовых характеристик эквивалентных тел, заменяющих действие жидкости на движение РБ, в том числе и при движении топлива в баках по заданному закону. При выборе разных режимов движения топлива в баках, осуществляемых насосами, можно управлять угловым движением всего РБ, что позволяет упростить систему управления. На основании теоремы об изменении кинетического момента построена математическая модель пространственного движения тела с жидкостью, проведено численное интегрирование дифференциальных уравнений движения, получены параметры эквивалентных тел для разных полостей и разных движений жидкости, а также управление для заданных режимов движения.
ДВИЖЕНИЕ ЦИЛИНДРА, ОПИРАЮЩЕГОСЯ НА КРОМКУ КРУГЛОГО ОТВЕРСТИЯ
Балакиров С.Н., Косулин С. И., научный руководитель доц. Черняховская Л.Б.
(Самарский государственный технический университет)
В работе исследуется движение прямого кругового цилиндра, первоначально опирающегося на три точки кромки неподвижного круглого вертикально расположенного цилиндрического отверстия, под действием плоской системы сил. Движение цилиндра по кромке завершается его погружением внутрь отверстия, при котором контакт между поверхностями осуществляется в двух точках, расположенных в плоскости симметрии деталей. Установлено, что движение цилиндра внутрь отверстия на обоих этапах является плоскопараллельным с одной степенью свободы, обобщенной координатой которого является угол между осями деталей.
Определены геометрические и кинематические параметры для всего процесса движения цилиндра, значения которых при контакте поверхностей в трех и затем в двух точках оказались тождественными. Установлено направление скоростей точек контакта и, следовательно, направление сил трения, возникающих в этих точках.
Разработана динамическая модель движения цилиндра в общем случае с учетом сил трения в точках контакта. Составлены дифференциальные уравнения движения цилиндра, позволяющие определить значения сил, обеспечивающих перемещение цилиндра внутрь отверстия, и определить условия, исключающие его заклинивание. Полученная модель позволяет выбрать оптимальные значения сил, обеспечивающих движение цилиндра.
Данная задача относится к области машиностроения и является актуальной для обеспечения точности и надежности автоматической сборки цилиндрических деталей.
ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТАНКОВ-КАЧАЛОК ТИПА СК
Рогов Р.Р., Стурчков И.А., Леонтьев М.В.,
научные руководители доц. Кичаев Е.К., ст. препод. Довнар Л.А.
(Самарский государственный технический университет)
В работе приведены результаты динамического анализа станка-качалки типа СК8-3,5-5600 с целью оптимального использования насоса. Анализ был проведен тремя способами: 1. Классический графоаналитический. 2. По разработанной программе «Качалка». 3. С использованием программного пакета «Универсальный механизм». В качестве объекта исследования явились основные узлы привода штанговой насосной установки, а именно электродвигателя, передачи, редуктора и 4-ех звенного механизма.
Представлены результаты кинематических и динамических характеристик станка-качалки и значения реакций во всех кинематических парах в переходных режимах и на стадии установившегося движения.
Рассчитан приведенный момент к валу кривошипа, позволяющий оптимизировать работу насоса.
УСТОЙЧИВОСТЬ ПЕРМАНЕНТНЫХ ДВИЖЕНИЙ ДИСКА
НА РЕОЛОГИЧЕСКОМ ОСНОВАНИИ
Ильиных А.А., научный руководитель доц. Павлов Г.В.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Работа посвящена построению новой математической модели о качении тонкого однородного диска по реологическому наследственному основанию Кельвина и анализу устойчивости движения диска. Получены дифференциальные уравнения движения диска в форме модифицированных уравнений Чаплыгина и система трех уравнений связей, два из которых – уравнения неголономных связей. Анализ устойчивости показал асимптотическую устойчивость вертикальной координаты
точки касания диска с основанием. Диск на реологическом основании совершает затухающие вертикальные колебания, которые накладываются на медленное экспоненциальное движение. Однако, прямолинейное движение диска неустойчиво по отношению к позиционной координате 
– нутационной угловой скорости диска. Так же неустойчивым является режим верчения диска вокруг вертикального диаметра. Для анализа устойчивости движения при 
по отношению к переменным 
и 
, выполнен переход к переменным Рауса 
. Показана устойчивость движения диска в этом случаи.ИССЛЕДОВАНИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ,
ОПИСЫВАЮЩИХ СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Синицын В.С., научный руководитель проф. Заусаев А.Ф.
(Самарский государственный технический университет)
В работе описаны основные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений, как одношаговые, так и многошаговые, исследованы их достоинства и недостатки. Рассмотрены понятия сходимости численных методов решения обыкновенных дифференциальных уравнений, а также понятие устойчивости как самой задачи Коши, так и численных методов её решения (одношаговых и многошаговых). Изучены понятия сходимости и согласованности численных методов, а также нуль-устойчивость и области абсолютной и относительной устойчивости. Исследованы на устойчивость дифференциальные уравнения, описывающие состояния механической системы. Получено дифференциальное уравнение возмущённого движения центра масс астероида вокруг Солнца. Показано, что стационарное движение центра масс астероида вокруг Солнца устойчиво. Описаны особенности применения явного метода Адамса на больших интервалах времени.
В качестве примера абсолютной неустойчивости задачи Коши рассмотрено дифференциальное уравнение второго порядка. Показано, что если задача Коши не является абсолютно устойчивой, то нет возможности получить приемлемое решение дифференциального уравнения каким-либо разностным методом.
ИССЛЕДОВАНИЕ ОЦЕНКИ ВЕРОЯТНОСТИ СТОЛКНОВЕНИЯ
АСТЕРОИДА «АПОФИС» С ЗЕМЛЕЙ
Деревянка А.Е., научный руководитель проф. Заусаев А.Ф.
(Самарский государственный технический университет)
Астероид «Апофис» был открыт 19 июня 2004 г. Тринадцатого апреля 2029 г. в 22:12 по всемирному времени произойдет его сближение с Землей на 28,9 тыс. км, а второе тесное сближение произойдет 13 апреля 2037 г. Приблизительный диаметр его составляет 270 м, поэтому он является потенциально опасным для Земли астероидом.
Вероятность столкновения с астероидом «Апофис» в 2037 г. оценивалась методом Монте-Карло (методом статистических испытаний).
Было проведено моделирование 15000 начальных данных и последующее интегрирование уравнений движения для них. Наборы орбитальных элементов генерировались с тем предположением, что параметры орбиты являются независимыми нормально распределенными случайными величинами.
Так как определяющим элементом, влияющим на величину вероятности столкновения, является большая полуось, случайной величиной было принято только её значение. Численное интегрирование уравнений движения Апофиса методом Эверхарта 27 порядка для различных вариантов начальных данных было проведено на интервале времени с 2006 г. по 2040 г. Начальные данные брались от 06.03.2006.
В результате интегрирования получено, что из 15000 виртуальных астероидов 6 «столкнулись» с Землей 13 апреля 2037 года. Таким образом, вероятность столкновения равна
. Величина вероятности и дата столкновения согласуются с результатами других исследований.РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ
НЕКОТОРЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ЭКПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН
Должиков А.С., научный руководитель доц. Тютяев А.В.
(Самарский государственный технический университет)
В настоящее время актуальной становится разработка месторождений с высоковязкой нефтью. Из-за большой вязкости альтернативы тепловым методам добычи такой нефти в настоящее время нет. Однако, при тепловом воздействии на нефтяной пласт значительные тепловые нагрузки испытывает также технологическое оборудование. В таком случае, необходимой является оценка температур эксплуатационных труб и обсадных колонн и их деформаций.
В работе для обоснованной оценки температурных деформаций труб и колонн на первом этапе выполняется приближённое решение стационарной двумерной задачи определения температурного профиля при подаче теплоносителя по внутренней трубе к пласту с учётом конвективного переноса тепла в продольном направлении и кондуктивного переноса в радиальном направлении.
ЗВУКОВАЯ ОЧИСТКА МЕМБРАН
Осипов П.С., научный руководитель проф. Кожевников Е.Н.
(Самарский государственный университет)
Акустические течения, возникающие в звуковом поле большой интенсивности как в свободном неоднородном звуковом поле, так и вблизи различного рода препятствий, являются одним из факторов, обусловливающих ультразвуковую очистку поверхностей.
В работе теоретически исследуется возможность удаления тонкой маслянистой пленки с поверхности упругой мембраны при использовании интенсивного ультразвука. Предполагается, что одна сторона мембраны находится в контакте с вязкой жидкостью, а другая – в контакте с небольшим (по сравнению с размерами мембраны) ультразвуковым излучателем. Излучатель создает в мембране и водном пространстве звуковые колебания. Трение вязкой жидкости о поверхность мембраны порождает вязкие волны, распространяющиеся от мембраны вглубь жидкости. Средние по времени конвективные напряжения в пограничном слое, пропорциональные произведению амплитуд скоростей в звуковых и вязких волнах разгоняют в жидкости стационарные потоки – потоки Шлихтинга. Эти потоки увлекают за собой масляную пленку, заставляя ее стекать с поверхности мембраны.
Решение задачи проводится на основе уравнений гидродинамики вязкой среды. Волновое поле вблизи мембраны определяется из линейных уравнений методами комплексного анализа, скорость потоков – их уравнений гидродинамики, содержащих квадратичные по скорости слагаемые. Определена скорость перетекания маслянистой пленки вдоль мембраны.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ
С ПЕРЕМЕННЫМ РАСХОДОМ МАССЫ И ТЕПЛООБМЕНА
Крюков Ю.А., научный руководитель проф. Клюев Н.И.
(Самарский государственный университет)
Рассматривается задача о течении газа в цилиндрическом канале со вдувом массы и теплообменом. Гидродинамическая задача решена для малых чисел Рейнольдса с учетом нулевого и первого приближений. Задача теплопроводности является связанной и решена численно. Результаты решения представлены в виде поля скоростей и поля температур для установившегося процесса.
О МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВАХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ ВОДЫ
В СИСТЕМАХ ХОЛОДНОГО И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
ЖИЛЫХ МНОГОКВАРТИРНЫХ ЗДАНИЙ
Зотова И.Ю., научный руководитель доц. Тараканов Д.И.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Все известные методики определения расчетных расходов воды в системах холодного и горячего водоснабжения с целью их гидравлического расчета и подбора оборудования основаны на вероятностно-статистическом подходе. Различия методик состоит, в основном, в принципах выбора исходных данных для построения функций распределения. Эти методики не учитывают величин нормативного (максимального) потребления воды, установленных органами местного самоуправления, что противоречит действующим нормативно-правовым документам. Так Постановление Правительства РФ № 307 устанавливает нормативное обеспечение централизованного водоснабжения и метод определения количества потребленной воды при отсутствии приборов учета, исходя из установленных органами местного самоуправления нормативов потребления коммунальных услуг. Кроме того, необходимость применения норм, содержащихся в Постановлении Правительства РФ № 307, подтверждена Постановлениями Президиума ВАС РФ от 9.06.2009 г. № 525/09 и от 15.07.2010 № 2380/10. В этой связи целесообразно применять методику, разработанную в СГАСУ, в которой расчетные максимальные расходы воды определяются в зависимости от действующих норм потребления (удельных средних суточных за год расходов воды) и коэффициентов неравномерности водопотребления.
ПОПЕРЕЧНОЕ ОБТЕКАНИЕ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ЦИЛИНДРА
С ОБРАЗОВАНИЕМ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ВИХРЕЙ
Бальзанникова Е.М., научный руководитель доц. Гумеров В.Г.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
В работе получена интегральная форма отображающей функции, и преобразование плоскости круга на плоскость прямоугольника проводится численным интегрированием этой функции. Проведены расчеты по отображению концентрических окружностей и координатной сетки плоскости круга на плоскость прямоугольника. Планируется проведение расчетов обтекания внезапно приведенного в движение прямоугольного цилиндра при различных направлениях скорости набегающего потока. Поскольку полученная функция отображения позволяет выразить скорость плоскости прямоугольника через скорость плоскости круга, то на плоскости прямоугольника можно построить поле скоростей, следовательно, определить и характеристики сопротивления.
Работа проводилась с целью исследования колебательного движения сооружений прямоугольного сечения при периодических порывах ветра.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА
КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В ПАССАЖИРСКОМ ВАГОНЕ
Аржаных Р.И., научные руководители асп. Половинкина А.Ю., доц. Балалаев А.Н.
(Самарский государственный университет путей сообщения)
Экспериментальные исследования заключались в определении эффектов нагрева и увлажнения, а также охлаждения и осушения воздуха в зависимости от температуры жидкости, скорости вращения дисков, воздействия на жидкость звуковых колебаний и концентрации в жидкости поваренной соли.
Температура и относительная влажность воздуха на входе и выходе установки измерялись с помощью гигрометра CENTER-311, звуковые колебания создавались лабораторным ультразвуковым излучателем.
Установлено влияние каждого из вышеперечисленных факторов на эффекты нагрева и увлажнения, а также охлаждения и осушения воздуха, что позволяет регулировать по отдельности эти эффекты.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ СИСТЕМЫ ТОНКИХ ПЛАСТИН С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ДИСКРЕТНЫХ ВИХРЕЙ
Моисеев Н.В., научный руководитель препод. Сизов Д.А.
(Сызранский филиал Самарского государственного технического университета)
В работе представлено решение плоской задачи обтекания системы тонких бесконечно длинных пластин с помощью метода дискретных вихрей. Поток – идеальная несжимаемая среда – движется с постоянной средней поступательной скоростью. Вводится дискретизация процесса по месту и по времени: вихревые поверхности заменяются системой бесконечных вихревых шнуров постоянной по длине интенсивности, расчет ведется пошаговым методом через постоянные интервалы безразмерного времени. В каждый момент времени, кроме начального, постулируется сход вихревой пелены с острых кромок. Для расчета аэродинамических нагрузок используется интеграл Коши – Лагранжа. Математическая модель реализована в форме программного продукта, обладающего графическим интерфейсом. Особенностью данной работы является то, что пластины не постулируются неподвижными, а могут поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной направлению перемещения потока. При этом их угловая скорость не постулируется постоянной, а либо задается какой-либо функцией, либо вычисляется на каждом расчетном шаге с помощью уравнений динамики и кинематики вращательного движения твердого тела, для использования которых необходимо предварительно найти осевой момент инерции подвижной пластины и действующий на нее крутящий момент, вызванный аэродинамическими нагрузками. Далее на каждом расчетном шаге вычисляется и угловое перемещение подвижной пластины.
УСТРАНЕНИЕ АВТОКОЛЕБАНИЙ
В ДРЕНАЖНО-ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОМ КЛАПАНЕ
ЗА СЧЕТ РАЗРАБОТКИ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ
ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
Сафиуллин Д.И., научный руководитель доц. Макарьянц Г.М.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Целью исследования является создание конструкции запорно-регулирующего элемента (ЗРЭ), которая обеспечит работу дренажно-предохранительного клапана (ДПК) без автоколебаний. Для этого необходимо определить: статическую характеристику клапана, определить условия возникновения автоколебаний, влияние изменения геометрии проточной части ЗРЭ на вид статической характеристики, разработать методику выбора геометрических параметров проточной части для обеспечения условия отсутствия автоколебаний.
Для определения подъемной силы, необходимо было получить поля распределений скорости и давления в проточной части ЗРЭ. Для этого использовался метод численного моделирования в программе ANSYS. Если значение первой производной статической характеристики клапана в каждой точке меньше значения первой производной статической характеристики пружины, то автоколебания не реализовывались.
В итоге была выработана методика выбора геометрических параметров ЗРЭ, обеспечивающих отсутствие автоколебаний. Была разработана геометрия проточной части на основе этой методики.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ДЕЛИТЕЛЯ ПОТОКА
ДЛЯ РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ ГАЗА
Сафин А.И., научный руководитель доц. Иголкин А.А..
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Конструкция исследуемого делителя потока представляет канал с тремя дросселирующими шайбами, с возможностью замены дроссельного пакета.
Исследование течений в пределах пластинчатого делителя потока и атмосферы проводилось с использование Ansys CFX. Была построена 3D модель делителя потока. Исследовано 4 модели делителя потока с разными дросселирующими шайбами, также был рассчитан канал без дросселирующих шайб. Согласно расчетам были выбраны наиболее удачные конфигурации дросселирующих шайб для дальнейшего экспериментального исследования.
По результатам эксперимента были полностью подтверждены расчетные данные, также для измерений в эксперименте была разработано новое программное обеспечение на базе оборудования National instruments. Согласно экспериментальным данным также было выявлено снижение пульсаций давлений, что приводит к увеличению надежности работы оборудования. На базе полученных экспериментальных и расчетных данных было разработана конструкция пластинчатого делителя потока для регулятора давления РД 64-100.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ГАСИТЕЛЯ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ
Рыбалкин И.Г., научный руководитель доц. Иголкин А.А..
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Для снижения шума регуляторов давления был разработан гаситель пульсаций давления (ГПД). ГПД представляет собой проточный канал, разделенный на несколько частей. Изменение конструкции каждой части в отдельности позволяет исследовать влияние параметров газового потока на акустические характеристики ГПД.
Экспериментальные исследование акустических характеристик проводилось в заглушенной камере, что позволило снизить влияние внешних источников шума и вибрации на систему до минимума. Было использовано современное акустическое оборудование: шумомер “Октава – 110А”, акустическая измерительная система “Symphonie”. Так же была создана программа, на основе программного обеспечения и оборудования National Instruments, позволяющая получать в реальном времени и записывать данные с датчиков пульсаций давления и микрофона.
По результатам эксперимента были построены графики, отображающие влияние конструкции ГПД на его эффективность, т.е. снижение уровня шума и пульсаций давления. Данные исследования позволили создать оптимальную конструкцию опытного образца ГПД.
ВИНТОВОЕ ТЕЧЕНИЕ НЕЛИНЕЙНО ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ РИВЛИНА-ЭРИКСЕНА
В ПРЯМОЛИНЕЙНОЙ ТРУБЕ С ТРЕУГОЛЬНЫМ ПОПЕРЕЧНЫМ СЕЧЕНИЕМ
Никитин В.И., научный руководитель ст. препод. Лаврова Т.Б.
(Самарский государственный университет)
Исследуя течение произвольной нелинейно вязкой жидкости в прямолинейных трубах, Эриксен доказал, что для того, чтобы в трубе могло существовать прямолинейное течение произвольной простой жидкости, сечение этой трубы должно быть либо кругом, либо круговым кольцом. Далее Эриксен высказал гипотезу о том, что в общем случае существует непрямолинейное течение. Эта гипотеза была успешно доказана Ривлином для некоторого класса жидкостей.
В работе получено решение для жидкости Ривлина-Эриксена четвёртого порядка в случае трубы с треугольным поперечным сечением. Выбор жидкости обусловлен тем, что начиная с четвёртого порядка возникает эффект вторичного течения (то есть течения, в котором существует ненулевая проекция вектора скорости на плоскость поперечного сечения). В качестве иллюстрации результата получена картина линий тока вторичного течения. Эта картина качественно соответствует аналогичным результатам, полученным в экспериментальных исследованиях Никурадзе.
ПРИМЕНЕНИЕ ИЗГИБНОЙ АНАЛОГИИ
ДЛЯ РАСКРЫТИЯ СТАТИЧЕСКОЙ НЕОПРЕДЕЛИМОСТИ ПРИ КРУЧЕНИИ
Коновалова Н.В., научный руководитель доц. Сарбатов Н.Г.
(Самарский государственный технический университет)
Используемый метод основан на идентичности уравнений для крутящих моментов и углов закручивания при кручении стержня и уравнений для поперечных сил Q и изгибающих моментов M при изгибе. На конкретном примере показана последовательность решения задачи по определению крутящих моментов и углов закручивания для ступенчатого вала, который защемлён по концам и закручивается двумя сосредоточенными моментами.
Задача сводится к построению эпюр Q и M для простой двухопорной балки. Эта балка – аналог имеет постоянное сечение и по схеме нагружения, и продольным размерам соответствует исходному валу. Для соблюдения условий эквивалентности и взаимности переменность жёсткости вала учитывается пропорциональным изменением длин соответствующих участков балки.
Применение изгибной аналогии приводит к замене статически неопределимой схемы нагружения её статически определимым аналогом, что облегчает решение задачи и делает более наглядным в сравнении с общепринятым решением.
РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СТАНКОВ КАЧАЛОК
С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Дерусов А.И., Николаев И.К., Яценко И.В., Сафин Р.Р.,
научные руководители доц. Кичаев П.Е., доц. Кичаев Е.К.
(Самарский государственный технический университет)
В работе проводился расчёт фактических параметров режимов работы станков качалок, применяемых для добычи нефти и широко используемых в нефтедобывающей промышлености. В частности:
- Определялись кинематические характеристики привода: угловые скорости, вращающие моменты на каждом валу.
- Рассчитывались реальные значения кинематических характеристик, с учетом коэффициента скольжения в электродвигателе, коэффициента проскальзывания в клиноременной, коэффициента скольжения в зубчатой передачах для получения законов изменения вращающего момента для привода и сил в устьевом штоке.
- С помощью программного обеспечения UM были получены значения нагрузок на головке балансира. Построена кривая нагружения головки балансира и проведён её сравнительный анализ с практической, полученной с помощью динамографа, с целью уточнения совокупности неполадок в работе насосного механизма.
- Проводился анализ вредных выбросов при нефтедобыче, которые приводят к загрязнению окружающей среды и влияют на здоровье людей. Предложены меры по их устранению.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДРОБЕСТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ
ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ
Балакиров С.Н, Любаха В.А., научный руководитель доц. Фокин В.Г.
(Самарский государственный технический университет)
Поверхностное пластическое деформирование (ППД), в частности, дробеструйная обработка применяется для повышения усталостной прочности деталей машин. Сопротивление усталости возрастает благодаря образованию в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений, которые препятствуют развитию усталостных трещин.
В работе процесс ППД дробью моделируется методом конечных элементов (МКЭ). Рассматривается контактная задача удара потока шариков - дроби по плоской или круглой поверхности деформируемого тела при заданных начальных и граничных условиях и заданных свойствах контактирующих тел. Определяются остаточные напряжения и остаточные деформации поверхностного слоя, а также коробление наклёпанного тела после динамического воздействия. Составлена компьютерная программа, позволяющая выполнять численные расчёты процесса ППД дробью по предложенной методике, задаваясь конкретными значениями параметров ППД. С помощью этой программы решён ряд задач ППД, на основании чего сделан анализ влияния главных параметров дробеструйной обработки (скорости, диаметра, плотности потока, плотности материала шариков, плотности материала детали) на остаточное состояние поверхностного слоя обработанной детали и изменение её формы. Программа может использоваться для предварительного выбора оптимальных режимов дробеструйной обработки стальными шариками. Созданная компьютерная модель ППД полезна при разработке компьютерно-информационных технологий в машиностроении.
ВЫБОР ГАЛТЕЛЕЙ И КАНАВОК ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ ВАЛОВ РЕДУКТОРОВ
Ендулов И.С., научный руководитель доц. Кокорев И.А.
(Самарский государственный технический университет)
При конструировании валов для уменьшения концентрации напряжений избегают резких переходов с одного диаметра на другой. Ступенчатые участки выполняют с галтелью или канавкой для выхода шлифовального круга, размеры которой назначают из опыта проектирования и эксплуатации подобных конструкций.
Предлагается выбор галтели или канавки проверять расчетом напряженно-деформированного состояния модели ступенчатого участка вала в системе Workbench. Геометрические модели строятся в системе КОМПАС-3D 10V. Материал вала – сталь 45, термообработка – нормализация. При построении конечно-элементной сетки применяются элементы управления сеткой, для повышения ее плотности в зоне ступени. Граничные условия: крутящий и изгибающий моменты, приложенные на торце меньшего диаметра, и фиксация на торцевой поверхности большего диаметра.
Расчеты прогнозируют, что напряженно-деформированное состояние в канавках наиболее опасно с точки зрения усталостного разрушения.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ И СФЕРИЧЕСКОЙ ПОЛОСТИ
В ЛИНЕЙНО УПРУГОМ МАТЕРИАЛЕ
Харченко М.С., научный руководитель доц. Степанова Л.В.
(Самарский государственный университет)
В работе рассмотрена задача идентификации сферической полости или сферического включения в линейно упругом материале. Задача сводится к нахождению координат центра сферической полости и ее радиуса по данным статических испытаний. В случае определения сферического включения дополнительно необходимо найти упругие константы материала включения. Данная задача относится к классу обратных задач. В работе предлагается способ решения данной обратной задачи, основанный на инвариантных интегралах, введенных в механике разрушения. Показано, что с помощью механических испытаний (одного испытания на растяжение упругого пространства со сферической полостью) и инвариантных интегралов можно отыскать координаты центра сферы и ее радиус. Значения инвариантных интегралов могут быть вычислены из экспериментальных данных (из измеренных нагрузок и перемещений на поверхности исследуемого образца). Получены точные формулы для сферического дефекта в бесконечном линейно упругом пространстве. В случае ограниченной области выведенные формулы могут рассматриваться как приближенные. Выполнен численный эксперимент в пакете ANSYS, в рамках которого построено конечно–элементное решение задачи об одноосном растяжении линейно упругого пространства со сферической полостью. Показано, что аналитическое решение задачи хорошо согласуется с численным решением задачи.
ЦИКЛИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ ПЛАСТИНЫ С ЦЕНТРАЛЬНОЙ ТРЕЩИНОЙ
Росляков П.С., научный руководитель доц. Степанова Л.В.
(Самарский государственный университет)
В работе изучено повторное нагружение упругопластической пластины с центральной трещиной. На основании экспериментальных данных принимается, что область пластического течения представляет собой отрезок, расположенный на продолжении трещины и примыкающий к ее вершине. Малая толщина пластической зоны позволяет сделать разрез перед кончиком трещины на длину пластической зоны и на полученных поверхностях приложить напряжения, препятствующие раскрытию трещины, что позволяет свести упругопластическую задачу к задаче о нагружении упругой пластины. Моделирование зон пластического течения осуществлялось по схеме Леонова-Панасюка-Дагдейла, в соответствие с которой пластические области представляют собой отрезки нулевой толщины. Для нахождения трех параметров, характеризующих положение пластических зон, выведена система трех нелинейных алгебраических уравнений. Получено численное решение данной системы уравнений. Получено конечно-элементное решение задачи о повторном нагружении тонкой пластины с центральной трещиной. Результаты аналитического и численного решения находятся в хорошем соответствии друг с другом.
ПРИМЕНЕНИЕ ИНВАРИАНТНЫХ ИНТЕГРАЛОВ
В НЕЛИНЕЙНОЙ МЕХАНИКЕ РАЗРУШЕНИЯ
Мезенцев А.В., научный руководитель доц. Степанова Л.В.
(Самарский государственный университет)
В работе рассмотрены вопросы применения инвариантных интегралов, введенных в механике разрушения, для построения коэффициентов асимптотических разложений полей напряжений и деформаций вблизи вершины трещины в материале, упрочняющемся по степенному закону. Построены асимптотические разложения механических полей у вершин трещин различных типов (нормальный отрыв, поперечный и антиплоский сдвиг). Получены полные асимптотические разложения (разложения Уильямса) полей напряжений и деформаций вне области пластического течения у вершины трещины. Показано, что коэффициенты этих асимптотических разложений представляются через инвариантные J и M-интегралы. Исследована роль высших приближений в оценке механических полей у вершины трещины, установлена их структура, определен весь спектр собственных значений в задаче о трещине в материале, подчиняющемуся степенному определяющему закону, найдены угловые распределения и все коэффициенты асимптотических разложений. Подобный подход был применен для построения высших приближений в асимптотических разложениях полей напряжений и деформаций в нелинейных материалах. Показано, что инвариантные интегралы могут эффективно использоваться при построении высших приближений в асимптотических разложениях механических полей для вычисления коэффициентов данных разложений.
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
Еленицкий С.Э., научный руководитель проф. Холопов И.С.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Разработана методика расчета вертикальных цилиндрических стальных резервуаров взрывозащищенного исполнения и на ее основе получено новое конструктивное решение, обеспечивающее надежную работу резервуара в условиях эксплуатации и локализацию аварии в случае взрыва резервуара. Применен комплексный подход к исследованию работы сооружения, обусловленный тем, что в процессе аварии следует обеспечить саморазрушение узла сопряжения стенки и крыши резервуара, исключив при этом возможность потери герметичности корпуса и предотвратив, тем самым, истечение продукта за пределы резервуара. Помимо традиционных каркасных крыш с легко сбрасываемым настилом, рассмотрены высокотехнологичные крыши щитового исполнения, имеющие высокую степень заводской готовности. Исследования проводятся в аналитической и численной форме с привлечением эффективного вычислительного конечно-элементного комплекса ANSYS и программы Mathcad. Предусмотрено внедрение результатов в конструктивные решения вновь проектируемых резервуаров. Работа имеет необходимую степень обобщения, что позволяет использовать результаты исследования при расширении нормативной базы резервуаростроения с целью повышения экологической безопасности резервуарных парков для хранения нефти и нефтепродуктов.
ОПТИМИЗАЦИЯ ПЕРФОРИРОВАННЫХ БАЛОК ДВУТАВРОВОГО СЕЧЕНИЯ
С КРУГЛОЙ ПЕРФОРАЦИЕЙ СТЕНКИ
Заварзин Д.Л., научный руководитель проф. Холопов И.С.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Эффективность двутавров с перфорированной стенкой по сравнению с исходными обуславливается возрастанием несущей способности за счет увеличения их высоты в 1,3 - 1,5 раза, что влечет снижение металлоемкости конструкции на 20 - 30% и снижение стоимости на 10 - 18%. В настоящее время широкое применение получили балки с круглой перфорацией стенки, отличающиеся от балок с шестигранной перфорацией меньшей массой и отсутствием концентраторов напряжения.
В работе с использованием метода конечного элемента были смоделированы перфорированные балки с различным шагом и диаметром отверстий. Дальнейший расчет производился в ПК ЛИРА. Это позволило получить данные влияния различных геометрических параметров на напряженно-деформированное состояния стенки, а так же устойчивости простенков между отверстиями. Исследования этих вопросов используются для дальнейшей разработки методики по оптимизации балок с круглой перфорацией стенки.
НЕЛИНЕЙНЫЙ РАСЧЕТ СБОРНО-МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ ТИПА «АРКОС»
С ИСПОЛИЗОВАНИЕМ КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ
Евдокимова Е.В., научный руководитель проф. Бородачев Н.А.
(Самарский государственный архитектурно-строительный университет)
Система «АРКОС» представляет собой сборно-монолитный рамно-связевой каркас с плоскими дисками перекрытий, образованными многопустотными плитами. Несущий каркас состоит из монолитных ригелей, сборных или монолитных колонн и сборных плит. Многопустотные плиты по торцам оперты на несущие ригели посредством бетонных шпонок. Дополнительно в швах между сборными плитами установлена арматура, чтобы облегчить работу плит перекрытия на пролетные моменты. В работе предлагается рассчитывать такую конструкцию методом конечного элемента с использованием ПК Лира с учетом физической и геометрической нелинейности. Была создана пространственная стержневая конечноэлементная расчетная модель, в которой путем объединения перемещений в вертикальном положении удалось смоделировать сопряжение сборных и монолитных конструкций. Наличие пустот в плитах удалось учесть путем совокупности элементов двутаврового профиля, а их совместную работу с помощью стержней перпендикулярного направления. Это позволило промоделировать континуальную конструкцию плиты. Монолитная связь плит с ригелем промоделирована жесткими вставками, границы которых зависят от ширины сечений ригелей. Дополнительная арматура, уложенная в швах между плитами, позволяет уменьшить пролетные моменты в плитах с увеличением опорных моментов, что соответствует распределению изгибающих моментов, полученному в эксперименте. Полученные результаты нелинейных расчетов близко совпадают с результатами эксперимента.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ
МОНОРЕЛЬСОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Шалаев Д.В., научный руководитель проф. Привалов С.А.
(Самарский государственный университет путей сообщения)
Для повышения эффективности проектирования конструкций монорельсовых транспортных систем, позволяющих обеспечить надежность, безопасность и комфортность пассажиров при движении подвижного состава необходимо количественно определить динамические и кинематические параметры движения колеса с боковым уводом.
Для выполнения поставленной задачи использовался стенд, представляющий собой опорную поверхность, по которой движется четырехосная тележка с упругими колесами. К тележке прикладывается сила, направленная под углом к срединной плоскости тележки. Величина силы измеряется при помощи динамометра, а направление – при помощи транспортира, закрепленного в точке приложения силы и должным образом ориентированного относительно оси тележки.
Были исследованы особенности принудительного движения упругого колеса по абсолютно жесткой поверхности и установлены возможные направления движения упругих колес по жесткой опорной поверхности при их произвольном нагружении относительно плоскости колеса. По результатам эксперимента была построена зависимость угла увода колеса от угла приложения силы, а также получена аппроксимирующая их зависимость.
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
АРОЧНОГО АВТОДОРОЖНОГО МОСТА
Долгов В.И., Юрков А.С., научный руководитель проф. Шабанов Л.А.
(Самарский государственный университет путей сообщения)
Выполнены исследования напряженно-деформированного состояния арочного автодорожного металлического моста при симметричном и несимметричном нагружении с помощью компьютерного комплекса MIDAS/CIVII. Проведен детальный анализ наиболее нагруженных элементов моста. Получены результаты расчетов элементов рассматриваемой конструкции.
Были проведены сравнения различных программных комплексов.
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРАЦИИ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
И ПРИСОЕДИНЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Васильев Е.В., научный руководитель проф. Васильев А.В.
(Тольяттинский государственный университет)
Разработана конструкция лабораторной установки по исследованию вибрации энергетических установок и присоединенных механических систем с учетом возможности исследования активной компенсации вибрации и механического шума. Сначала была разработана общая конструктивная схема лабораторной установки и определены три наиболее оптимальных варианта конструкции лабораторной установки: вариант "Электродвигатель – толкатель"; вариант "Электродвигатель – шкив"; вариант "Компрессор". Из трех вариантов конструкции лабораторной установки был выбран вариант "Компрессор", что дает ряд преимуществ: ввиду следующих преимуществ: удобство с точки зрения монтажа компрессора и изменения параметров проведения эксперимента; возможность создания пульсирующего потока газа в трубопроводе; относительная дешевизна и надежность работы установки и др. Проведена экспериментальная апробация установки. Обладая сравнительной простотой конструкции, дешевизной, удобством изменения параметров системы, лабораторная установка, тем не менее, позволит с высокой степенью точности моделировать низкочастотные вибрации трубопроводов энергетических установок и оценивать эффективность различных виброопор по снижению вибрации трубопроводов.
ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЁТ СОЧЛЕНЕНИЯ ТОРОСФЕРИЧЕСКОГО ДНИЩА
И ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБЕЧАЙКИ БАКА ЧЕРЕЗ УПРУГОЕ КОЛЬЦО
Чекменева Я.А., научный руководитель доц. Ахмедьянов И.С.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Рассматривается метод проектировочного расчёта сочленения торосферического днища и цилиндрической обечайки через упругое кольцо с треугольной формой поперечного сечения. Расчёт ведётся на основе безмоментной теории оболочек вращения. Предполагается, что размеры поперечного сечения кольца малы по сравнению с радиусом его осевой линии. Основной нагрузкой сочленения является внутреннее равномерно распределённое давление. Исходными данными для расчёта являются радиус обечайки бака и ориентировочные значения радиуса нижней опорной параллели днища и его высоты.
Основным требованием для днища является условие, что в его торовой части окружные усилия должны быть растягивающими. Показано, что это условие будет выполнено, если радиус кривизны меридиана торовой части днища больше половины радиуса опорной параллели. Для определения размеров поперечного сечения кольца принимается, что углы закручивания сечений не превышают наперёд заданного значения. В заключение расчёта находится высота днища, которая должна быть близка к её заданному ориентировочному значению. При невыполнении этого условия необходимо выполнить новый расчёт, изменив некоторые параметры проектируемого сочленения. В результате нескольких подобных расчётов удаётся получить окончательный вариант сочленения.
Приведён пример проектировочного расчёта некоторого заданного сочленения.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
«АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПЛОСКОГО РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА
НА ОСНОВЕ СИНТЕЗА ПО АССУРУ»
Позднякова О.В., научный руководитель доц. 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 механизма, состоящих из n структурных групп, базирующаяся 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, выработать правильный стиль работы инженера-конструктора.
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.
Разработан учебно-методический комплекс по дисциплинам «Техническая механика» и «Теория механизмов и машин», который внедрен в учебный процесс ВУЗа. Данный комплекс позволил дать студентам практические навыки в расчете усилий в кинематических парах с учетом сил трения и сглаживания динамических воздействий.
ВОЗДЕЙСТВИЕ МНОГОЦИКЛОВЫХ УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ
И ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВЫДЕРЖЕК НА ИЗМЕНЕНИЕ
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
цилиндрических ОБРАЗЦОВ ИЗ СПЛАВА Д16Т И В95
Морозов А.П., научный руководитель проф. Радченко В.П.
(Самарский государственный технический университет)
В работе изучено влияние многоцикловых усталостных испытаний и температурных выдержек на характеристики шероховатости, микротвердости, макроструктуры образцов из сплавов Д16Т и В95, предварительно упрочненных пневмодробеструйной обработкой (ПДО).
Установлено, что ПДО значительно влияет на рост микротвердости (в особенности на образцах из сплава В95, где микротвердость по Кнуппу возрастают на 1000-3000 единиц). Термоэкспозиция (ТЭ), проведенная на образцах после ПДО, заметно снижает значения микротвердости в обоих рассмотренных сплавах. Наиболее резкое снижение микротвердости заметно у сплава В95, что объясняется его малой теплостойкостью. Выявлено, что ПДО значительно искажает рельеф образцов и способствует сильному росту шероховатости. Термоэкспозиция не влияет на изменение шероховатости поверхности.
Микроструктурный анализ поперечного сечения образцов показывает наличие трех ярко выраженных зон: 1) сильно наклепанная темно-травящаяся поверхностная зона; 2) основная, протяженность которой составляет порядка 40 мм, при этом зерна имеют вытянутую форму по образующей цилиндрического образца, приобретенную вследствие упрочнения; 3) глубинная, в которую плавно переходит основная зона; эта область характеризуется сравнительно небольшим количеством дефектов.
ТЭ приводит к частичному уменьшению признаков наклепанной структуры. Внешним проявлением этого является релаксация остаточных напряжений в поверхностно упрочненном слое, наблюдаемая после термоэкспозиции, что, по-видимому, обусловлено деформацией ползучести и процессом перераспределения напряжений во времени.
Исследование устойчивости решений задач одноосного,
плоского и объёмного упругопластических деформирований
в режиме «мягкого» нагружения
Черников А.Ю., научный руководитель доц. Павлова Г.А.
(Самарский государственный технический университет)
В работе исследованы три случая упругопластических деформирований в режиме «мягкого» нагружения: одноосный, плоский и объёмный.
В одноосном случае система кинетических уравнений эндохронной теории пластичности была сведена к уравнению, устойчивость установившегося решения которого исследуется методом функций Ляпунова. Определено условие, с помощью которого находится критическое значение номинального напряжения, соответствующее началу неустойчивого деформирования.
В плоском и объёмном случаях критерий устойчивости определён с помощью исследования на устойчивость системы кинетических уравнений методом Ляпунова по первому приближению. При двуосном напряжённом состоянии построена поверхность текучести, имеющая форму эллипса. В случае трёхосного упругопластического деформирования поверхностью текучести оказался бесконечный цилиндр, для построения которого с помощью программы, написанной на языке Java, было найдено более 5000 точек.
Исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) основных элементов конструкции
модернизированной балки закрылка
Ключник О.В., научный руководитель проф. Тарасов Ю.Л..
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Целью работы является определение НДС основных элементов конструкции модернизированной балки № 3 закрылка с применением современных программных комплексов.
В работе на примере подкрыльевой балки закрылка показаны этапы статического расчета и определения долговечности разработанного конструктором элемента ЛА. Показана разработка конечноэлементной модели по существующей геометрической модели, приложение граничных условий, задание свойств различных элементов.
Проведен расчет конструкции и выявлены наиболее опасные сечения для нагрузок, соответствующих 3-м расчетным случаям – «взлет», «посадка», «убрано». На основе гипотезы линейного накопления повреждений в соответствии с отнулевыми циклами изменения нагрузок определен ресурс рассматриваемого элемента конструкции.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ
КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Колесников А.В., Овчинникова С.А., научный руководитель доц. Мехеда В.А.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Металлографические исследования и тензометрические измерения деформаций свидетельствуют об особом поведении поверхностного слоя конструкционных материалов. Так в образцах из стали 1Х18Н9Т, имеющих предел выносливости σ-1 = 240 МПа, заметное течение поверхностного слоя наблюдается при напряжении σ = 35 МПа.
Описание упруго пластического поведения поверхностного слоя аналитическими методами при многократном циклическом деформировании затруднительно. Поэтому моделирование НДС поверхностного слоя производится методом конечных элементов. Рассматриваются вопросы задания параметров модели: модуля упругости, напряжения течения поверхностного слоя, характеристики упрочнения материала и др.
В результате получена картина распределения напряжений и деформаций в образцах при растяжении-сжатии и изгибе.
Исследование надежности трубопроводов,
прокладываемых в промерзающих пучинистых грунтах
Дерявская Н.А., научный руководитель доц. Скворцов Ю.В.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Трубопроводы, при подрастании бугра пучения, могут подвергаться значительным продольным и изгибным деформациям, которые в итоге могут привести к разрушению трубопровода. Поэтому этот фактор необходимо учитывать на стадии проектирования.
Решение задачи о взаимодействии трубопровода с бугром пучения проводится в геометрически и физически нелинейной статической постановке, т.е. с учетом больших перемещений, пластических деформаций и нелинейности поведения окружающего трубу грунта с применением МКЭ-пакета ANSYS.
В программе ANSYS для моделирования упруго-пластического деформирования трубопровода используется элемент трубы PIPE20, а для дискретного представления точек грунта – элемент нелинейной пружины COMBIN39. Поскольку здесь рассматривается лишь деформирование в вертикальной плоскости, каждый узел трубы, находящейся в грунте, связывается с неподвижной опорой с помощью двух элементов-пружин, представляющих жесткости грунта в продольном и вертикальном направлениях. Реальный бугор пучения аппроксимируется расчётным бугром прямоугольной формы.
С использованием различных критериев предельных состояний строятся области допустимых размеров бугра пучения. При решении задачи статистической динамики используется метод интерполяционных полиномов. Для оценки показателей безопасности и риска рассматриваемой конструкции используется теория случайных событий.
Исследование влияния жёсткости противокрутильных связей
на кручение тонкостенных стержней открытого профиля
Артёмова Е.О., научный руководитель доц. Савельев Л.М.
(Самарский государственный аэрокосмический университет)
Жёсткость при стеснённом кручении тонкостенного стержня с открытым сечением значительно выше, чем при свободном кручении. Добиться эффекта стеснения можно с помощью опорных устройств, ограничивающих депланацию концевых сечений. Конструктивно, однако, это нелегко осуществить. Проще ввести так называемые противокрутильные связи, которые уменьшают или даже совсем устраняют депланацию тех сечений, где они установлены. Примером может служить трубка, приваренная своими основаниями к полкам швеллера.
В работе исследуется влияние жёсткости противокрутильных связей на величину угла закручивания стержня. Представлены графики, характеризующие эффективность противокрутильных связей, для стержней в форме швеллера, двутавра и z-образного.
Тепловые напряжения в цилиндре конечной длины
и сферической оболочке
Меньшакова А., Норкин Д., научный руководитель доц. Дьяченко Ю.П.
(Самарский государственный университет)
С развитием современной техники, с ростом мощностей производства, с интенсификацией режимов работы машин, при разработке новых конструкций паровых и газовых турбин, реактивных и ракетных двигателей, высокоскоростных самолетов, ядерных реакторов возрастает роль расчета конструкций и сооружений с учетом механических и тепловых напряжений. В результате подвода тепла от газового потока (либо его выделения при протекании процесса) элементы конструкций работают в условиях неравномерного нестационарного нагрева, при котором изменяются физико-механические свойства материалов и возникают градиенты температуры, сопровождающиеся неодинаковым тепловым расширением отдельных частей конструкций. Для всестороннего анализа прочности конструкции необходимо знание величин и характера действия тепловых напряжений. Тепловые напряжения уже сами по себе и ,тем более, в сочетании с механическими напряжениями от внешних сил, могут вызвать появление трещин и разрушение конструкций из материалов с повышенной хрупкостью. Вычисляются тепловые напряжения в цилиндре конечной длины и сферической оболочке.