mecheng.imash.ru - Проблемы машиностроения и надежности машин
№ 2-2014

МЕХАНИКА МАШИН

Представлена эффективная модель вихревого возбуждения для расчета срывного обтекания тел при больших числах Re (модель, совмещающая идеальную среду и нестационарный вихревой слой на теле и за ним) - модернизированный метод дискретных вихрей, позволяющий в реальном времени и наглядно (анимация) представить картину срывного обтекания цилиндрических поверхностей с разными профилями сечения, находящихся в поперечном потоке жидкости или газа.
 
Крупенин В.Л., Божко А.Е., Мягкохлеб К.Б.О ФОРМИРОВАНИИ УДАРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МЕХАНИЗМОМ
Представлены принципы воспроизведения ударной нагрузки на электромагнитных вибрационных стендах для ускоренных виброударных испытаний на надежность, а именно формирования переднего и заднего фронтов ударного воздействия. Даны теоретические обоснования представленных положений.
 
Рассматривается работа магнитореологического трансформатора, в котором дроссельные каналы заменены цилиндрическим зазором между двумя коаксиальными цилиндрами. Цилиндрический зазор, рабочая и компенсационная камеры заполнены магнитореологической жидкостью. Показано, что такая конструкция магнитореологического трансформатора предпочтительна для демпфирования ударных нагрузок.
 
Приводятся результаты моделирования напряженного состояния зубьев колес передач Новикова, находящихся под действием нагрузки, распределенной по площадке контакта, и выполненных на базе стандартного исходного контура с двумя концентраторами изгибных напряжений. Моделирование проведено в конечно-элементной среде ANSYS при решении пространственной контактной задачи. Получена зависимость для определения параметра, учитывающего продольную протяженность площадки контакта и влияние различных геометрических факторов. Представлены графики и таблицы, отражающие результаты исследования изменения приведенных напряжений по фазам зацепления вплоть до торцового контакта, что необходимо при изучении работы передачи в условиях многопарного зацепления.
 
Обращается внимание на аналогии в явлениях потери устойчивости при сжатии длинных стержней и достижении критических частот вращения гибких валов, а также возможности заимствования и взаимоиспользования практики недопущения этих опасных состояний. Показаны способы создания безкритических роторов, безрезонансных конструкций и стержней, не теряющих устойчивость при сжатии.
 
НАДЕЖНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ

Приводится метод и алгоритм оценки показателей надежности и усталостной прочности деталей механических конструкций под действием многоступенчатой случайной вибрации со случайным спектром. Действующая нагрузка задается на местах крепления изделия или в опасном сечении детали. Метод позволяет оценивать вероятность усталостного разрушения детали, меру накопленных повреждений на каждой ступени нагружения и за все время нагружения, среднее значение и среднее квадратическое отклонение логарифма "времени жизни" детали. Создан программный комплекс для АРМ, реализующий данный метод и позволяющий вводить исходные данные вручную, из файла однократное и многократное нагружение.
 
Труханов В.М. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ С УЧЕТОМ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ, ВЫРАЖЕННЫХ В ВИДЕ ВЕРОЯТНОСТЕЙ
Предлагаемая модель изменения уровня надежности отрабатываемых изделий основывается на объеме испытаний, используемых типов доработок и режимов испытаний, которые рассматриваются как несовместные события по случайным и неслучайным отказам. Математическая модель изменения уровня надежности основана на использовании формулы полной вероятности. Показано, что математическая модель роста уровня надежности неодинаково зависит от различных типов доработок и различных режимов испытаний.
 
Проведены испытания натурных лопаток паровых турбин по методике имитационного моделирования эксплуатационного нагружения на серво-гидравлическом стенде. Представлена сравнительная оценка влияния на долговечность лопаток различных режимов работы турбоагрегата, в том числе при участии энергоблока в нормированном первичном регулировании частоты.
 
Рассмотрен новый метод решения задач термоупругости для толстых и тонких оболочек в пространственной постановке. Согласно этому методу в теле оболочки вводятся N отсчетных поверхностей, параллельных срединной поверхности и расположенных в узлах многочлена Чебышева, для того чтобы выбрать температуры и векторы перемещений этих поверхностей в качестве искомых функций. Такой выбор искомых функций позволяет представить разрешающие уравнения предложенной теории композитных оболочек в достаточно компактной форме и использовать деформационные соотношения, которые корректно описывают перемещения оболочки как жесткого тела.
 
Излагается концепция усовершенствования уже разработанных и проектирования перспективных конструкций кузовов автобусов путем использования в них слоистых композиций в виде панелей, оболочек и трехмерных объектов, образующих несущую систему. На основе результатов численных экспериментов на специально разработанных математических моделях доказано преимущество таких конструкций по критериям снижения веса, прочностной надежности, ресурса и безопасности.
 
Рассмотрены нестационарные контактные задачи с подвижными границами для двух упругих цилиндрических или сферических оболочек типа С.П. Тимошенко. С помощью принципа суперпозиции получена система разрешающих уравнений. Найдены функции влияния для оболочек в виде разложений в ряды Фурье. Построен и реализован численно-аналитический алгоритм решения.
 
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Назаров А.А., Самигуллина А.А., Мулюков Р.Р., Царенко Ю.В., Рубаник В.В. ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ ВОЛНОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Предложена модель релаксации неравновесной структуры границ зерен в объемных наноматериалах, полученных деформационными методами, при ультразвуковом волновом воздействии. Экспериментально исследованы изменения микроструктуры и механических свойств наноструктурного никеля, полученного кручением под квазигидростатическим давлением и равноканальным угловым прессованием. Показано, что при некоторых, умеренных значениях амплитуды ультразвуковое воздействие приводит к снижению уровня внутренних напряжений, повышению термической стабильности структуры и повышению пластичности на-номатериалов
 
Процесс получения заготовок на литейно-ковочном модуле (ЛКМ) включает заливку жидкого металла, его кристаллизацию и деформацию в заданный профиль (рис. 1). По данному процессу в Институте машиноведения и металлургии ДВО РАН были опубликованы основные результаты экспериментальных и теоретических исследований [1-4]. В зоне кристаллизующегося металла имеют место различного рода дефекты в виде пор, раковин и т.д. (рис. 2). Очень важно знать их эволюцию в процессе деформации, чтобы найти режимы работы ЛКМ для их ликвидации. С этой целью необходимо построение соответствующей математической модели.
 
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕХАНИКА, ДИАГНОСТИКА, ИСПЫТАНИЯ

Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Алексеева М.С., Данилов В.Д., Смирнов А.Е., Громов А.И.ПОВЫШЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕПЛОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ МЕТОДОМ АКТИВИЗАЦИИ ПРОЦЕССА АЗОТИРОВАНИЯ
Представлены значения твердости, износостойкости и предела контактной выносливости сталей ВКС-7 и ВКС-10, экспериментально полученные в разных условиях испытаний. Достигнуто повышение характеристик механических свойств теплостойких сталей путем применения новой комплексной технологии термической и химико-термической обработки, основанной на создании мелкодисперсной структуры при теплой деформации и активизации процесса диффузионного насыщения при ионно-плазменном азотировании.
 
Анализируются различные математические модели углеродных нитей. Предлагаются модели, позволяющие более точно отразить в расчетах структуру углеродистых нитей и степень влияния технологических процессов на их тепловые характеристики.
 
ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ

По детерминированной формуле методом статистического моделирования установлено, что остаточный ресурс нефтегазопровода имеет логнормальное распределение, когда исходные аргументы: коэффициенты Пэриса, годовое число циклов, диаметр и толщина стенки трубы, начальная и критическая глубина трещины, максимальное и минимальное давление подчинены нормальному закону. По этим данным установлены предельные безопасные сроки эксплуатации продиагностированных участков нефтегазопроводов.