Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Механика

Повреждения и ресурс колес локомотивов, эксплуатируемых в условиях Севера
# 02, февраль 2014
DOI: 10.7463/0214.0699140
Григорьев А. В., Лепов В. В.
Экстремальные условия эксплуатации в условиях Крайнего Севера характеризуются резкими перепадами температур, которые могут достигать 100 и более градусов на поверхности материалов, в зависимости от их отражающей способности, с многократным переходом через точку замерзания воды. Такие негативные климатические факторы в значительной степени обуславливают снижение эффективности эксплуатации технических сооружений и оборудования в условиях Крайнего Севера, включая железнодорожный транспорт. В статье исследован процесс накопления поврежденности в материале, описана методика оценки поврежденности и ресурса бандажа локомотивного колеса, эксплуатируемого в условиях низких климатических температур. Приведена расчетно-экспериментальная методика оценки накопления повреждений и расчетного ресурса бандажа локомотивного колеса.
Накопление повреждений и деформирование волокнистых композитов
# 01, январь 2014
DOI: 10.7463/0114.0687557
УДК: 539.4 620.22
Думанский А. М.
При проектировании элементов тонкостенных конструкций из волокнистых композитов необходимо надежное определение характеристик сопротивления внешним силовым воздействиям. Описаны модельные представления процесса накопления повреждений и показано что адекватное его описание возможно с помощью соотношений наследственного типа. Предложены подходы, позволяющие проводить расчет нелинейного деформирования слоистых композитов. В качестве исходных данных используются упругие характеристики и кривые нелинейного деформирования однонаправленного слоя. Разработаны матричные алгоритмы поcтроения определяющих соотношений однонаправленных и слоистых композитов. Предложенные подходы могут быть использованы при прочностной отработке материала, в численных методах расчета и прогнозирования механического поведения композитных материалов и элементов из них.
Модель нелинейного деформирования и накопление повреждений в полимерных композитах
# 02, февраль 2014
DOI: 10.7463/0214.0687567
Русланцев А. Н., Думанский А. М.
В настоящей статье предложена модель, позволяющая на основе соотношений теории слоистых пластин и аппроксимации кривой деформирования однонаправленного слоя при сдвиге в плоскости слоя прогнозировать нелинейное деформирование слоистого углепластика. Получены явные выражения для матриц жесткости и податливости пакета, представляющие собой произведения соответствующих матриц упругих характеристик на матрицы, позволяющие производить учет нелинейных свойств пакета. Предложен вариант аппроксимации нелинейных свойств слоя при сдвиге при помощи экспоненциальной функции. Высказаны соображения по поводу накопления повреждений в слоистых углепластиках.
Расчёт пластической конической оболочки при деформировании с преобразованием внутренней поверхности в наружную
# 01, январь 2014
DOI: 10.7463/0114.0673360
Уваров А. И.
С использованием кинематического метода разработана аналитическая модель деформирования пластической конической оболочки с преобразованием внутренней поверхности в наружную. Материал оболочки принят жёстко – идеально пластическим. Использована теория тонких оболочек и кинематическая теорема предельного равновесия. Учтены одновременно геометрическая и физическая нелинейности. В результате получены зависимости для расчёта радиуса кривизны зоны интенсивных деформаций, величины кольцевой цепной деформации, а также величины деформирующего усилия в функции от осевого перемещения. Проведённый анализ показал возможность использования конических оболочек для поглощения энергии с высокой эффективностью. Результаты работы могут быть использованы для расчёта и выбора оптимальных параметров энергопоглощающих элементов ударных амортизаторов.
Численное моделирование ударно-волнового деформирования гибких броневых композитных материалов
# 12, декабрь 2013
DOI: 10.7463/1213.0665297
Димитриенко Ю. И., Беленовская Ю. В., Анискович В. А.
Предложена математическая модель деформирования гибких броневых материалов на основе арамидных тканей при высокоскоростных  воздействиях. Модель учитывает особенности деформационных характеристик данного класса композитных материалов: способность деформироваться без разрушения при конечных значениях деформаций, существенное различие диаграмм деформирования при растяжении и сжатии, зависимость этих диаграмм от скорости нагружения, наличие псевдопластических свойств материалов, обусловленных вытягиванием нитей из ткани и/или пластическим характером деформирования, анизотропию нелинейно-упругих и вязко-пластических свойств и другие эффекты. Сформулирована постановка задачи динамического деформирования гибких броневых материалов, для ее решения применен метод ленточных адаптивных сеток. Приведен пример численного решения двумерной задачи о высокоскоростном воздействии ударника по гибкому броневому материалу, проанализированы некоторые специфические эффекты деформирования материалов данного класса. 
Моделирование микроструктурного разрушения и прочности керамических композитов на основе реакционно-связанного SiC
# 11, ноябрь 2013
DOI: 10.7463/1113.0659438
Димитриенко Ю. И., Сборщиков С. В., Беленовская Ю. В., Анискович В. А., Перевислов С. Н.
С помощью метода многомасштабной гомогенизации разработана 3-х уровневая модель керамических композиционных материалов на основе реакционно-связанного SiC . Численное моделирование осуществляется путем конечно-элементного решения серий локальных задач на ячейках периодичности трёх структурных уровней. Проведены расчеты полей тензоров концентрации напряжений в матрицах и наполнителях. Для расчета прочностных характеристик композитов применен новый критерий прочности матрицы и наполнителей при многоосном напряженном состоянии, учитывающий существенное  (более, чем на порядок) различие свойств керамики при растяжении и сжатии. Предложена модель, учитывающая масштабный эффект прочности керамических композитов. Проведено численное исследование процессов последовательного микроразрушения керамических композитов вплоть до полного разрушения. Результаты расчетов показали, что при наличии полидисперсной структуры керамики изменение концентрации более крупных фракций играет менее существенную роль, чем содержание фракции мелких частиц.
Математическое моделирование теплопереноса в однонаправленном волокнистом композите
# 01, январь 2014
DOI: 10.7463/0114.0657262
профессор Зарубин В. С., Зарубин С. В., профессор Кувыркин Г. Н.
Для обоснования области надежного применения расчетной зависимости, позволяющей вычислить эффективный коэффициент теплопроводности трансверсально изотропного однонаправленного волокнистого композита в плоскости, перпендикулярной волокнам, построена математическая модель теплопереноса в представительных элементах структуры такого композита. Рассмотрено упорядоченное расположение параллельных волокон, когда центры их поперечных сечений совпадают с узлами плоской сетки c квадратными ячейками или ячейками в виде правильных треугольников. Количественный анализ построенной математической модели проведен при помощи метода конечных элементов с контролируемой интегральной погрешностью вычислений. Представленные результаты важны при оценке температурного состояния и работоспособности теплонапряженных конструкций, выполненных из однонаправленного волокнистого композита.
Метод расчета релаксации контактного взаимодействия между тепловыделяющим элементом и ячейкой дистанционирующей решетки
# 10, октябрь 2013
DOI: 10.7463/1013.0654596
Гусев М. П., Данилов В. Л.
Разработка метода расчета релаксации контактного взаимодействия между тепловыделяющим элементом (ТВЭлом) и ячейкой дистанционирующей решетки (ДР) является необходимым условием для решения комплексной задачи деформирования тепловыделяющей сборки (ТВС) в условиях интенсивных температурных и нейтронных полей. По причине релаксации контактного взаимодействия происходит проскальзывание ТВЭла в ячейке ДР, что приводит к снижению жесткости конструкции сборки и ее деформированию. В настоящем исследовании автором предложен метод расчета релаксации контактного взаимодействия между ТВЭлом и ячейкой ДР, на основе метода конечных элементов и альтернирующего метода Шварца. Расчет релаксации по предложенному методу позволит оценить время работы ТВЭла до его проскальзывания и определить критерий потери работоспособности топливной сборки.
Моделирование динамики стенда GBB 1005 BALL&Beam как управляемой механической системы с избыточной координатой.
# 01, январь 2014
DOI: 10.7463/0114.0646446
Красинский А. Я., Красинская Э. М.
Разрабатываемый авторами метод исследования устойчивости и стабилизации положений равновесия систем с геометрическими связями применяется к устройству Ball & Beam. Для построения математической модели механической части стенда используются уравнения Шульгина в избыточных координатах. При исследовании устойчивости к уравнениям Шульгина необходимо добавить кинематические уравнения связей, полученные дифференцированием по времени уравнений геометрических связей. Уравнения первого приближения в окрестности положения равновесия рассматриваемой системы будут иметь нулевые корни, число которых равно числу связей. Несмотря на формальное сведение к особенному случаю Ляпунова, в системе с избыточными координатами возможна асимптотическая устойчивость равновесия. В данной работе построена более полная нелинейная модель механической части стенда Ball & Beam. При рассмотрении полной нелинейной связи определено еще одно новое положение равновесия системы. При наличии одной геометрической связи между двумя координатами в этой задаче возможны два варианта выбора избыточной координаты. Показано, что от выбора избыточной координаты существенно зависит выделение управляемой линейной подсистемы.
Сравнительный анализ способов получения несогласованных матриц массы
# 12, декабрь 2013
DOI: 10.7463/1213.0624689
Бацева О. Д., Дмитриев С. Н.
Для описания инерционно-массовых свойств конечного элемента может быть применено несколько способов, приводящих к различным матрицам массы. В частности может быть использован метод сосредоточенных масс, различные функции формы, как совпадающие (согласованные), так и несовпадающие с функциями формы для получения матрицы жесткости. Возможны и другие подходы. Целью исследования являлся анализ некоторых нетривиальных подходов к получению матрицы массы, в частности, нестандартных функций формы, форм колебаний стержневого элемента, метода суммирования разных матриц массы с весовыми коэффициентами. В статье сравниваются пять различных матриц массы на примере стержневого конечного элемента и определяются погрешности, которые они дают при определении собственных частот колебаний закрепленного на обоих концах стержня. Для всех матриц массы система конечно-элементных уравнений задачи решена аналитически в тригонометрических рядах, определенных в узловых точках. Показано, что несогласованные матрицы при вычислении собственной частоты могут давать более высокую точность, по сравнению с диагональной и согласованной.
Моделирование термоупругих характеристик композитов на основе алюмо-хромофосфатных связующих
# 11, ноябрь 2013
DOI: 10.7463/1113.0623564
Димитриенко Ю. И., Сборщиков С. В., Еголева Е. С., Матвеева А. А.
Разработана математическая многоуровневая модель для расчета термоупругих характеристик тканевых композиционных материалов на неорганическом алюмо-хромофосфатном связующем при высоких температурах, которая учитывает процессы физико-химических превращений,  протекающих алюмо-хромофосфатном связующем и стеклянных волокнах при высоких температурах. Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными, показано, что разработанная модель  позволяет прогнозировать сложный нелинейных характер изменения упругих свойств неорганических композитов при нагреве до 1600 К. Разработанная модель может быть применена для прогнозирования изменения упругих характеристик композиционных материалов на неорганической матрице при сложных режимах нагрева.
Оценка эффективной теплопроводности однонаправленного волокнистого композита методом самосогласования
# 11, ноябрь 2013
DOI: 10.7463/1113.0622927
профессор Зарубин В. С., профессор Кувыркин Г. Н., Савельева И. Ю.
Метод самосогласования использован для оценки компонент тензора теплопроводности однонаправленного волокнистого композита, обладающего свойством трансверсальной изотропии по отношению к оси, параллельной расположению волокон. В этом методе путем осреднения возмущенного распределения параметров в элементах структуры композита и приравнивания результатов осреднения нулю удается оценить эффективные значения этих параметров для композита в целом. Возмущенные температурное поле и  распределение плотности теплового потока в волокнах и матрице композита найдено на основе разработанных математических моделей теплового взаимодействия этих элементов структуры с трансверсально изотропным однородным материалом, имеющим искомые коэффициенты теплопроводности. Для проверки достоверности итоговых расчетных зависимостей использованы двусторонние оценки, построенные на основе двойственных вариационных формулировок стационарной задачи теплопроводности в неоднородном твердом теле. Полученные расчетные зависимости могут быть применены для прогноза эффективных коэффициентов теплопроводности однонаправленных волокнистых композитов.
Применение RKDG метода второго порядка для моделирования магниторотационной неустойчивости
# 11, ноябрь 2013
DOI: 10.7463/1113.0622835
Лукин В. В., Шаповалов К. Л.
В статье рассмотрен разрывный метод Галеркина для решения уравнений магнитной гидродинамики на неструктурированных сетках для задач с осевой симметрии. Приведен алгоритм бездивергентной реконструкции магнитного поля для цилиндрической системы координат, позволяющий получать физически адекватные результаты расчетов с высоким порядком точности. Представлены и обсуждены результаты моделирования магниторотационной неустойчивости в аккрецирующей оболочке протозвезды. Результаты расчетов показывают, что развитие МРН неустойчивости приводит к образованию крупномасштабных структур и отводу уголового момента на периферию плазменного облака.
Динамика двухслойной жидкости, разделенной упругой перегородкой с учетом сил поверхностного натяжения
# 11, ноябрь 2013
DOI: 10.7463/1113.0619258
Гончаров Д. А.
В работе рассматривается динамика идеальной несжимаемой жидкости, заполняющей цилиндрический сосуд, разделённый упругой мембраной с учетом сил поверхностного натяжения. Сформулированы граничные условия для учета сил поверхностного натяжения при угле смачивания в 90 градусов. Определены нормальные колебания. Методом Бубнова-Галёркина находится приближённое уравнение частот в осесимметричном (плоская задача) случае, Проанализирована зависимость собственной частоты рассматриваемых колебаний системы от числа Бонда, характеризующего интенсивность гравитационных сил. Определено критическое значение частоты собственных колебаний.
Влияние неоднородности проницаемости ограничителей наддува на характеристики плоских аэростатических опор
# 08, август 2013
DOI: 10.7463/0813.0611443
Пошехонов Р. А., Гуськов А. М.
Для плоских аэростатических опор с пористыми ограничителями наддува разработана математическая модель, позволяющая определять основные эксплуатационные характеристики (жесткость, демпфирования, допускаемой нагрузки в линейном и угловом направлениях, а также потребляемого расхода воздуха). Проведено экспериментальное определение неоднородности проницаемости для пористых графитовых ограничителей наддува. Оценено влияние разброса проницаемости на характеристики аэростатической опоры расчетом при наибольшем и наименьшем значении коэффициента проницаемости. Влияние разброса проницаемости на характеристики аэростатической опоры оказалось меньше при постоянном аэростатическом зазоре, чем при постоянной нагрузке. На основе этого сделаны рекомендации для изготовления плоских аэростатических опор и аэростатических подшипников.
Моделирование нестационарного внутреннего теломассопереноса в теплозащитных кострукциях на основе трехмерного конечно-элементного анализа
# 10, октябрь 2013
DOI: 10.7463/1013.0606069
Димитриенко Ю. И., Коряков М. Н., Балакшин А. И.
Предложен метод конечно-элементного расчета нестационарных трехмерных процессов внутреннего тепломассопереноса в теплозащитных конструкциях из композиционных материалов с учетом процессов терморазложения и фильтрации газов в порах. Разработан специализированный программный модуль, реализующий численный конечно-элементный метод решения задачи внутреннего тепломассопереноса в трехмерных элементах конструкций из композитных термодеструктирующих материалов. Представлены результаты тестирование разработанного метода и программного модуля, показывающие работоспособность метода и применим сть его для решения задач исследования нестационарных режимов нагрева теплозащитных конструкций.
О гистерезисном характере развития автоколебаний в гидролинии с ограниченной искусственной газовой каверной на выходе
# 10, октябрь 2013
DOI: 10.7463/1013.0604048
Шкапов П. М., Благовещенский И. Г., Гартиг Е. Б.
Искусственная кавитация возникает в гидролинии в результате подачи газа  в зону отрыва за плохо обтекаемыми телами, либо непосредственно струей со стенки магистрали в поток жидкости. Образующаяся в итоге развитая присоединенная каверна является во многих случаях неустойчивой, так что в системе устанавливается течение, характеризующиеся колебаниями давления и расхода фаз. Этот процесс значительно интенсифицируется при условии, что каверна замыкается на гидросопротивлении,  установленном ниже по потоку от места вдува газа. На отдельных режимах особенностью процесса может являться характерное скачкообразное увеличение частоты автоколебаний при монотонном возрастании установившегося расхода жидкости, и такое же резкое уменьшение частоты при снижении расхода. В работе предложено объяснение этого выявленного экспериментально гистерезисного характера развития автоколебаний в гидролинии с ограниченной искусственной газовой каверной на выходе.
Эффект «застревания» и особенности движения ротора с маятниковыми автобалансирами
# 08, август 2013
DOI: 10.7463/0813.0603673
Артюнин А. И.
Приведены результаты исследования нового эффекта при движении жесткого ротора в упругих опорах с четырьмя автобалансирами маятникового типа, при котором ротор вращается с рабочей скоростью, а маятники с частотой вращения, равной одной из двух критических скоростей ротора, обусловленных, соответственно, его линейными или угловыми движениями. Дано описание экспериментальной установки, на которой были получены динамические эффекты, приведены данные о физических параметрах системы. Предложена рабочая гипотеза возникающих взаимодействий как основа построения математической модели процессов захватывания. Предложена методика построения математической модели для системы с восемью степенями свободы. Обсуждаются особенности динамических связей между парциальными системами, принимающими определенные формы самоорганизации движений группы свободно подвешенных маятников.
Оценка эффективной теплопроводности композита с шаровыми включениями методом самосогласования
# 09, сентябрь 2013
DOI: 10.7463/0913.0601512
профессор Зарубин В. С., профессор Кувыркин Г. Н., Савельева И. Ю.
Для получения оценки эффективного значения коэффициента теплопроводности композита с шаровыми включениями применен метод самосогласования. Этот метод основан на осреднении параметров возмущенного температурного поля в элементах структуры композита. Возмущенное температурное поле во включениях и в шаровых частицах матрицы композита найдено путем решения стационарной задачи теплопроводности, сформулированной на основе построенной математической модели теплового взаимодействия этих элементов структуры с однородным материалом, имеющим искомый коэффициент теплопроводности. Для проверки достоверности полученной оценки проведен количественный анализ выведенной расчетной зависимости в достаточно широкой области изменения определяющих параметров. Результаты вычислений по этой зависимости расположены в промежутке между нижней и верхней оценками, которые следуют как из сингулярного приближения теории случайных функций, так и из двойственного вариационного принципа Хашина - Штрикмана.
О тензорной нелинейности сред, проявляющих существенное различие в сопротивлении растяжению и сжатию
# 10, октябрь 2013
DOI: 10.7463/0513.0571202
Комков К. Ф.
 Тензорная нелинейность, как явление объединяет собой многие известные эффекты, присущие отмеченным материалам, в том числе серым чугунам, исследования которых можно найти в работах М.Я. Леонова и его учеников. Обработка результатов испытаний и описание  свойств таких сред, имеющих весьма большое различие предельных деформаций, является сложной проблемой. В данной работе  показано, что наиболее удачно она решается путем использования теории В.В. Новожилова о связи девиаторов напряжений и деформаций и отмеченных экспериментальных результатов, с помощью которых удалось усовершенствовать методику определения материальных функций в диапазоне всех предельных деформаций простых испытаний. Последнее удается выполнить при использовании «экстраполяции» исходных данных до предельной деформации при сжатии. Модель, созданная на этой методике, точнее отражает упомянутые эффекты, в том числе дилатансии в обобщенном смысле, раскрывая сущность тензорной нелинейности. Показано, что накопленную деформацию от разрыхления можно принять в качестве критерия прочности.
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА
18.12.2017
С 21 по 24 ноября 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошла XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «Политехника», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского в рамках Всероссийского инновационного молодежного научно-инженерного форума «Политехника».

11.10.2017
XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «ПОЛИТЕХНИКА», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского 21–24 ноября 2017 года г. Москва

25.05.2017
C 15 по 17 мая 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III этап (Всероссийский) Всероссийской студенческой олимпиады по физике (в технических вузах).

25.04.2017
С 12 по 14 апреля в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел Всероссийский этап Всероссийской олимпиады по безопасности жизнедеятельности.

4.04.2017
С 14 по 16 марта 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III (Всероссийский) тур Всероссийской студенческой олимпиады по иностранному языку (английский в технических вузах).




Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
© 2003-2018 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)