Полные тексты статей
https://elibrary.ru/contents.asp?id=33834990

Немировский Ю.В.Янковский А.П.

Термоупругопластический изгиб слоисто-волокнистых пластин

Сформулирована задача упругопластического продольно-поперечного изгиба слоистых армированных пластин переменной толщины при термосиловом нагружении. Проведен качественный анализ поставленной задачи и указан путь ее линеаризации. Конкретные расчеты однослойных и трехслойных маталлокомпозитных пластин при поперечном и продольно-поперечном изгибах показали, что несущая способность пластин при упругопластическом деформировании в разы (иногда на порядок) выше, чем при упругом; нагрев пластин резко снижает их сопротивление изгибу при упругом деформировании и не столь значительно влияет на сопротивление изгибу при упругопластическом деформировании; дополнительно повысить несущую способность пластин при термоупругопластическом изгибе можно за счет разнесения несущих армированных слоев.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 467-498

Локтев А.А.

Ударное взаимодействие твердого тела и упругой ортотропной пластинки

Исследуется процесс ударного взаимодействия твердого тела и упругого буфера, установленного на упругой ортотропной пластинке, обладающей цилиндрической анизотропией, динамическое поведение которой описывается волновыми уравнениями типа Уфлянда-Миндлина, учитывающими инерцию вращения поперечных сечений и деформацию поперечного сдвига. В работе используется волновой подход, связанный с распространением волновых поверхностей разрыва в контактирующей плите, а в качестве метода решения применяется лучевой метод, а также метод сращивания асимптотических разложений, полученных для малых времен в зоне контакта и вне ее. При взаимодействии тела с пластинкой в последней начинают распространяться квазипродольная и квазипоперечная волны, представляющие собой поверхности сильного разрыва. За фронтами этих волн решение строится в виде лучевых рядов, коэффициентами которых служат скачки производных по времени от искомых функций различных порядков, а переменной величиной — время, прошедшее с момента прихода волны в заданную точку пластинки. Целью работы является изучение влияния анизотропии материала пластинки на динамическую контактную силу и прогиб, возникающие в месте ударного взаимодействия.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 494-508

Кузнецова В.Н.

К вопросу определения износостойкости композиционных материалов для изготовления рабочих органов землеройной машины

В статье приведена методика испытаний на износостойкость материалов, рекомендуемых для изготовления высокоэффективных рабочих органов рыхлителей. Анализ результатов испытаний доказывает целесообразность применения хромистых чугунов для повышения износостойкости рабочих органов.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 509-514

Каюмов Р.А.Мухамедова И.З.Сулейманов А.М.

Моделирование поведения пленочно-тканевого материала при воздействии эксплуатационных факторов

Предлагаются определяющие соотношения для полимерного композита на тканевой основе, учитывающие старение, ползучесть, накопление микроповреждений, деструкцию материала. Рассмотрена задача определения долговечности материала на основе обобщения феноменологического критерия прочности. Приведены результаты расчетов и картины распределения интенсивности напряжений, параметра микроповреждений, уровня фотодеструкции матрицы композита, а также результаты численных экспериментов по оценке долговечности пленочно-тканевого материала при различных геометрических и механических параметрах композита.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 515-530

Никитюк В.А.

О возможности получения сосуда давления с некруглой формой поперечных сечений методом автоматизированной намотки нитями

В работе предложен подход к созданию сосуда давления с некруглой формой поперечных сечений из композиционного материала, получаемого методом автоматизированной намотки нитями. Рассматриваются примеры конструкций, напряженно-деформированное состояние которых сравнивается с напряженно-деформированным состоянием аналога с оболочкой в виде поверхности вращения.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 531-538

Андрюшин В.А.Георгиевский В.П.Недбай А.Я.

Колебания ортотропной оболочки, подкрепленной кольцевыми ребрами и цилиндром, при кинематическом возбуждении

Работ, посвященных исследованию колебаний конструкций в виде цилиндрических оболочек при кинематическом возбуждении каких-либо поверхностных точек, опубликовано сравнительно мало, хотя в практике машиностроения и строительства такие задачи возникают довольно часто. С такого рода проблемой сталкиваются, например, при транспортировке изделий автомобильным, железнодорожным и морским транспортом, а также при анализе стойкости конструкций во время землетрясений. В данной статье рассматривается поведение ортотропной оболочки, подкрепленной кольцевыми ребрами и изотропным цилиндром и подвешенной на пружинах, при заданном гармоническом перемещении ее торцев. Внутреннее трение в материалах оболочки, ребер и цилиндра учитывается с помощью комплексных модулей упругости согласно гипотезе Сорокина. Решение полученных дифференциальных уравнений движения оболочки, ребер и цилиндра ищется путем представления функций двойными тригонометрическими рядами по осевой и окружной координатам. В результате задача сводится к системе алгебраических уравнений относительно амплитудных значений нормальных перемещений ребер в местах установки пружин. На числовом примере показано влияние изменения отдельных параметров на динамику всей системы.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 539-548

Балохонов Р.Р.Романова В.А.

Иерархическое моделирование деформирования и разрушения композита Al/Al2O3

Проведено численное исследование деформации и разрушения мезообъема композиционного материала на металлической основе. Иерархическое моделирование подразумевает 1) явный учет внутренней структуры композита, как возможности введения масштабного фактора, 2) введение различных моделей для описания механического поведения пластичной матрицы и хрупких керамических включений, дающих возможность описания различных физических процессов и их взаимовлияния, а именно: пластического течения с учетом деформационного упрочнения и разрушения. Критерий разрушения типа Губера учитывает различия в критических величинах для разных типов локальных состояний — растяжения и сжатия. Показано, что комплексное механическое поведение мезообъема композита как целого контролируется взаимосвязанными процессами формирования полос локализованного сдвига в матрице и растрескивания включений. Установлено, что даже в условиях одноосного внешнего сжатия в композиционном материале могут возникать локальные области растяжения, величина напряжений в которых имеет существенное значение: порядка 30% от величины сжимающих нагрузок для исследуемого типа структуры. Показано, что незначительная модификация критерия наибольшей интенсивности касательных напряжений применительно к структурно-неоднородной среде позволяет правильно описать направление распространения трещин при отрыве для разных способов нагружения (растяжение, сжатие).

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 549-563

Данилин А.Н.Рыжов С.В.Цветков Ю.Л.Шалашилин В.И.

Модель провода воздушной линии электропередачи

Провода воздушных линий электропередачи (ЛЭП) представляют собой сложные конструкции, образованные проволочными слоями (повивами), навитыми друг на друга под разными углами относительно сердечника (проволоки в центре провода). Проволоки, образующие один повив, изготавливаются из одного материала. В большинстве случаев повивы провода изготавливаются из различных материалов (сталеалюминевые провода). В предлагаемой работе каждый повив представляется с позиции энергетического подхода как эквивалентная по упругим свойствам анизотропная цилиндрическая оболочка, а сам провод рассматривается как система вложенных друг в друга цилиндрических оболочек. На основе этого подхода получены формулы для определения матрицы податливости и жесткостей провода.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 564-572

Карпов Я.С.

Экспериментальные исследования несущей способности соединений высоконагруженных деталей из композиционных материалов

В статье проанализированы результаты исследований по обоснованию принципов конструирования соединений деталей из композиционных материалов (КМ), на основании которых предложены новые конструктивно-технологические решения (КТР) металло-композитных соединений. Для реализации эффективного перехода от детали из КМ к металлическому стыковому фитингу разработаны новые способы соединения с заформованными в КМ продольными и поперечными крепежными микроэлементами, образованными или установленными на металлической детали. Приведены результаты экспериментального исследования несущей способности новых КТР металло-композитных соединений на основе заформованных в КМ продольных и трансверсальных крепежных микроэлементов. Разработана система комплексного экспериментального обеспечения расчета на прочность и проектирования, которая включает методики проведения экспериментов, конструкции образцов и испытательных устройств. Приведены результаты экспериментов по определению усилия выдергивания крепежных микроэлементов продольной связи в зависимости от конструктивных и технологических факторов, на основании которых спроектированы и испытаны образцы соединений из углепластика с площадью поперечного сечения 34 и 400мм2. Для соединений с крепежными микроэлементами поперечной связи приведены результаты экспериментального определения коэффициентов податливости; степени снижения прочности углепластиков различных структур в зоне внедрения цилиндрических штифтов диаметра 0.8, 1.0, 1.5 и 2.0мм и пирамидальных (фрезерованных); анизотропии прочности углепластика, стекло-и органопластика на смятие в зависимости от структуры КМ, направления нагружения, размеров крепежных элементов и способа их установки (внедрение в препрег и совместное формование или в просверленные отверстия после полимеризации км). Описаны конструкции образцов различных соединений и приведены результаты экспериментального определения их статической прочности. Проанализированы опытные данные по исследованию несущей способности модифицированного полупетлевого соединения и его элементов. Основной вывод по работе состоит в том, что предложенные способы соединения обладают высоким коэффициентом работоспособности (0.7…1.0) при отсутствии какого-либо усиления в зоне формирования стыка для однонаправленных км и приспособлены для интегрирования в конструкцию агрегата при его изготовлении.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 573-597

Басистов Ю.А.Яновский Ю.Г.

Линейная динамическая нейросетевая модель вязкоупругой среды и ее идентификация

Для идентификации поведения вязкоупругих сред при малых деформациях предложена линейная динамическая нейросетевая модель. Модель реализует принцип адаптивно-иерархической настройки. Для достижения заданного уровня ошибки идентификации (10-12) модель автоматически изменяет свою структуру с третьего до 24-го порядка сложности. Нейросетевая модель по сравнению с известными феноменологическими моделями вязкоупругих сред имеет большее быстродействие, позволяет использовать параллельные алгоритмы вычисления и автоматически реализует адаптивно-иерархический принцип построения. Малая ошибка обучения линейной нестационарной динамической модели без обратных связей достижима лишь при наличии достаточно большого исходного массива экспериментальных данных.

 > 

Немировский Ю.В.Янковский А.П.

Термоупругопластический изгиб слоисто-волокнистых пластин

Сформулирована задача упругопластического продольно-поперечного изгиба слоистых армированных пластин переменной толщины при термосиловом нагружении. Проведен качественный анализ поставленной задачи и указан путь ее линеаризации. Конкретные расчеты однослойных и трехслойных маталлокомпозитных пластин при поперечном и продольно-поперечном изгибах показали, что несущая способность пластин при упругопластическом деформировании в разы (иногда на порядок) выше, чем при упругом; нагрев пластин резко снижает их сопротивление изгибу при упругом деформировании и не столь значительно влияет на сопротивление изгибу при упругопластическом деформировании; дополнительно повысить несущую способность пластин при термоупругопластическом изгибе можно за счет разнесения несущих армированных слоев.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 467-498

Локтев А.А.

Ударное взаимодействие твердого тела и упругой ортотропной пластинки

Исследуется процесс ударного взаимодействия твердого тела и упругого буфера, установленного на упругой ортотропной пластинке, обладающей цилиндрической анизотропией, динамическое поведение которой описывается волновыми уравнениями типа Уфлянда-Миндлина, учитывающими инерцию вращения поперечных сечений и деформацию поперечного сдвига. В работе используется волновой подход, связанный с распространением волновых поверхностей разрыва в контактирующей плите, а в качестве метода решения применяется лучевой метод, а также метод сращивания асимптотических разложений, полученных для малых времен в зоне контакта и вне ее. При взаимодействии тела с пластинкой в последней начинают распространяться квазипродольная и квазипоперечная волны, представляющие собой поверхности сильного разрыва. За фронтами этих волн решение строится в виде лучевых рядов, коэффициентами которых служат скачки производных по времени от искомых функций различных порядков, а переменной величиной — время, прошедшее с момента прихода волны в заданную точку пластинки. Целью работы является изучение влияния анизотропии материала пластинки на динамическую контактную силу и прогиб, возникающие в месте ударного взаимодействия.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 494-508

Кузнецова В.Н.

К вопросу определения износостойкости композиционных материалов для изготовления рабочих органов землеройной машины

В статье приведена методика испытаний на износостойкость материалов, рекомендуемых для изготовления высокоэффективных рабочих органов рыхлителей. Анализ результатов испытаний доказывает целесообразность применения хромистых чугунов для повышения износостойкости рабочих органов.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 509-514

Каюмов Р.А.Мухамедова И.З.Сулейманов А.М.

Моделирование поведения пленочно-тканевого материала при воздействии эксплуатационных факторов

Предлагаются определяющие соотношения для полимерного композита на тканевой основе, учитывающие старение, ползучесть, накопление микроповреждений, деструкцию материала. Рассмотрена задача определения долговечности материала на основе обобщения феноменологического критерия прочности. Приведены результаты расчетов и картины распределения интенсивности напряжений, параметра микроповреждений, уровня фотодеструкции матрицы композита, а также результаты численных экспериментов по оценке долговечности пленочно-тканевого материала при различных геометрических и механических параметрах композита.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 515-530

Никитюк В.А.

О возможности получения сосуда давления с некруглой формой поперечных сечений методом автоматизированной намотки нитями

В работе предложен подход к созданию сосуда давления с некруглой формой поперечных сечений из композиционного материала, получаемого методом автоматизированной намотки нитями. Рассматриваются примеры конструкций, напряженно-деформированное состояние которых сравнивается с напряженно-деформированным состоянием аналога с оболочкой в виде поверхности вращения.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 531-538

Андрюшин В.А.Георгиевский В.П.Недбай А.Я.

Колебания ортотропной оболочки, подкрепленной кольцевыми ребрами и цилиндром, при кинематическом возбуждении

Работ, посвященных исследованию колебаний конструкций в виде цилиндрических оболочек при кинематическом возбуждении каких-либо поверхностных точек, опубликовано сравнительно мало, хотя в практике машиностроения и строительства такие задачи возникают довольно часто. С такого рода проблемой сталкиваются, например, при транспортировке изделий автомобильным, железнодорожным и морским транспортом, а также при анализе стойкости конструкций во время землетрясений. В данной статье рассматривается поведение ортотропной оболочки, подкрепленной кольцевыми ребрами и изотропным цилиндром и подвешенной на пружинах, при заданном гармоническом перемещении ее торцев. Внутреннее трение в материалах оболочки, ребер и цилиндра учитывается с помощью комплексных модулей упругости согласно гипотезе Сорокина. Решение полученных дифференциальных уравнений движения оболочки, ребер и цилиндра ищется путем представления функций двойными тригонометрическими рядами по осевой и окружной координатам. В результате задача сводится к системе алгебраических уравнений относительно амплитудных значений нормальных перемещений ребер в местах установки пружин. На числовом примере показано влияние изменения отдельных параметров на динамику всей системы.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 539-548

Балохонов Р.Р.Романова В.А.

Иерархическое моделирование деформирования и разрушения композита Al/Al2O3

Проведено численное исследование деформации и разрушения мезообъема композиционного материала на металлической основе. Иерархическое моделирование подразумевает 1) явный учет внутренней структуры композита, как возможности введения масштабного фактора, 2) введение различных моделей для описания механического поведения пластичной матрицы и хрупких керамических включений, дающих возможность описания различных физических процессов и их взаимовлияния, а именно: пластического течения с учетом деформационного упрочнения и разрушения. Критерий разрушения типа Губера учитывает различия в критических величинах для разных типов локальных состояний — растяжения и сжатия. Показано, что комплексное механическое поведение мезообъема композита как целого контролируется взаимосвязанными процессами формирования полос локализованного сдвига в матрице и растрескивания включений. Установлено, что даже в условиях одноосного внешнего сжатия в композиционном материале могут возникать локальные области растяжения, величина напряжений в которых имеет существенное значение: порядка 30% от величины сжимающих нагрузок для исследуемого типа структуры. Показано, что незначительная модификация критерия наибольшей интенсивности касательных напряжений применительно к структурно-неоднородной среде позволяет правильно описать направление распространения трещин при отрыве для разных способов нагружения (растяжение, сжатие).

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 549-563

Данилин А.Н.Рыжов С.В.Цветков Ю.Л.Шалашилин В.И.

Модель провода воздушной линии электропередачи

Провода воздушных линий электропередачи (ЛЭП) представляют собой сложные конструкции, образованные проволочными слоями (повивами), навитыми друг на друга под разными углами относительно сердечника (проволоки в центре провода). Проволоки, образующие один повив, изготавливаются из одного материала. В большинстве случаев повивы провода изготавливаются из различных материалов (сталеалюминевые провода). В предлагаемой работе каждый повив представляется с позиции энергетического подхода как эквивалентная по упругим свойствам анизотропная цилиндрическая оболочка, а сам провод рассматривается как система вложенных друг в друга цилиндрических оболочек. На основе этого подхода получены формулы для определения матрицы податливости и жесткостей провода.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 564-572

Карпов Я.С.

Экспериментальные исследования несущей способности соединений высоконагруженных деталей из композиционных материалов

В статье проанализированы результаты исследований по обоснованию принципов конструирования соединений деталей из композиционных материалов (КМ), на основании которых предложены новые конструктивно-технологические решения (КТР) металло-композитных соединений. Для реализации эффективного перехода от детали из КМ к металлическому стыковому фитингу разработаны новые способы соединения с заформованными в КМ продольными и поперечными крепежными микроэлементами, образованными или установленными на металлической детали. Приведены результаты экспериментального исследования несущей способности новых КТР металло-композитных соединений на основе заформованных в КМ продольных и трансверсальных крепежных микроэлементов. Разработана система комплексного экспериментального обеспечения расчета на прочность и проектирования, которая включает методики проведения экспериментов, конструкции образцов и испытательных устройств. Приведены результаты экспериментов по определению усилия выдергивания крепежных микроэлементов продольной связи в зависимости от конструктивных и технологических факторов, на основании которых спроектированы и испытаны образцы соединений из углепластика с площадью поперечного сечения 34 и 400мм2. Для соединений с крепежными микроэлементами поперечной связи приведены результаты экспериментального определения коэффициентов податливости; степени снижения прочности углепластиков различных структур в зоне внедрения цилиндрических штифтов диаметра 0.8, 1.0, 1.5 и 2.0мм и пирамидальных (фрезерованных); анизотропии прочности углепластика, стекло-и органопластика на смятие в зависимости от структуры КМ, направления нагружения, размеров крепежных элементов и способа их установки (внедрение в препрег и совместное формование или в просверленные отверстия после полимеризации км). Описаны конструкции образцов различных соединений и приведены результаты экспериментального определения их статической прочности. Проанализированы опытные данные по исследованию несущей способности модифицированного полупетлевого соединения и его элементов. Основной вывод по работе состоит в том, что предложенные способы соединения обладают высоким коэффициентом работоспособности (0.7…1.0) при отсутствии какого-либо усиления в зоне формирования стыка для однонаправленных км и приспособлены для интегрирования в конструкцию агрегата при его изготовлении.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 573-597

Басистов Ю.А.Яновский Ю.Г.

Линейная динамическая нейросетевая модель вязкоупругой среды и ее идентификация

Для идентификации поведения вязкоупругих сред при малых деформациях предложена линейная динамическая нейросетевая модель. Модель реализует принцип адаптивно-иерархической настройки. Для достижения заданного уровня ошибки идентификации (10-12) модель автоматически изменяет свою структуру с третьего до 24-го порядка сложности. Нейросетевая модель по сравнению с известными феноменологическими моделями вязкоупругих сред имеет большее быстродействие, позволяет использовать параллельные алгоритмы вычисления и автоматически реализует адаптивно-иерархический принцип построения. Малая ошибка обучения линейной нестационарной динамической модели без обратных связей достижима лишь при наличии достаточно большого исходного массива экспериментальных данных.

 > Том 11 > №4 / 2005 / Страницы: 598-615