научный журнал по машиностроению Проблемы машиностроения и надежности машин ISSN: 0235-7119

АНТОНОВ Ф.К., САФОНОВ А.А., СЕРГЕИЧЕВ И.В., УШАКОВ А.Е. — 2013 г.

Предложена методика расчета повреждаемости композиционных материалов при низкоскоростном ударе. Методика основана на применении критерия разру- шения монослоя и последующего расчета повреждаемости материала с учетом взаи- модействия различных механизмов эволюции повреждений. Методика позволяет получать распределение параметров повреждаемости в плоскости монослоя и по толщине материала в произвольный момент времени до полного разрушения эле- мента конструкции, рассчитать деградацию упругих свойств, положение и размеры областей расслоения после удара. Применение этой методики для оценки остаточ- ной прочности позволяет избежать избыточного консерватизма проектировочного прочностного расчета элементов композиционных материалов конструкции с нане- сенными ударными повреждениями.

ВУЛЬФСОН И.И. — 2013 г.

Исследуется обмен энергией колебаний между внешним источником и подсистемами циклового механизма, схематизированного в виде динамической модели с медленно изменяющимися параметрами. Получены условия, при нарушении которых на временном отрезке кинематического цикла даже при отсутствии внешних возмущений возникают зоны возрастания и убывания энергии колебаний. Показано, что это вызвано работой внешнего источника при реализации нестационарных связей и возникающей при этом динамической неустойчивостью системы на конечном отрезке времени. Установленные динамические эффекты и основные выводы иллюстрируются результатами компьютерного моделирования. Приводятся инженерные рекомендации для понижения виброактивности цикловых механизмов.

НЕПЕРШИН Р.И. — 2013 г.

Моделируется формообразование цилиндра из правильной многогранной призмы пластическим сжатием ребер плоским инструментом. Используется теория плоской деформации идеально пластического тела. Модель описывает процессы пластического сжатия ребер крупных слитков многоугольного сечения при свободной ковке и ковки валов после протяжки плоскими бойками на квадрат на ковочных машинах с программным управлением.

БОЙЦОВ Б.В., ЛЕСНЕВСКИЙ Л.Н., ЛЯХОВЕЦКИЙ М.А., ПЕТУХОВ Ю.В., ПРУСС Е.М., ТРОШИН А.Е., УШАКОВ А.М. — 2013 г.

Приведены результаты повышения износостойкости и коррозионной стойкости рабочих поверхностей литьевых прессформ путем разработки и использования для этой цели метода микродугового оксидирования. Полученные защитные покрытия позволили увеличить их ресурс, в основном в наиболее напряженной области стыка (зоны смыкания) и его острых кромок. С учетом анализа процессов, происходящих в прессформах, определены наилучшие свойства покрытий и режимы их формирования. Лабораторные испытания покрытий на изгиб, сжатие со сдвигом, износо- и термостойкость, а также испытания в составе литьевой прессформы в серийном производстве, подтвердили их надежную работу в течение 10 5 циклов без повреждений.

АРХИПОВ В.Е., ЛОНДАРСКИЙ А.Ф., МЕЛЬШАНОВ А.Ф., МОСКВИТИН Г.В., ПУГАЧЕВ М.С. — 2013 г.

Представлено экспериментальное обоснование формирования свойств покрытий из меди, никеля и цинка в зависимости от параметров газодинамического напыления. Показана возможность нанесения меди твердостью до 1500 МПа при прочности сцепления со сталью до 50 МПа. При этом коэффициент трения скольжения напыленной меди по конструкционной стали составляет 0,07–0,08, что может с учетом остальных свойств (твердость, адгезия, шероховатость и др.) покрытия обеспечить повышение сопротивления износу деталей в парах трения скольжения машин и механизмов. В результате исследования определено, что покрытие из никеля состоит из частиц измельченного исходного зерна (блоков мозаики) размером 105 нм, что при твердости до 2800 МПа может обеспечить повышение ресурса поверхности при воздействии коррозионной среды и высокой температуры. Показа- но, что покрытие цинка позволяет повысить сопротивление разрушению низкоуглеродистой стали под воздействием коррозионной среды до 40 раз.

2013

АГАХИ К.А., ЛОКОЩЕНКО А.М., ФОМИН Л.В. — 2013 г.

Рассматривается влияние агрессивной среды на характеристики высокотемпературной ползучести и длительной прочности балок при чистом изгибе. Моделирование ползучести основывается на кинетической теории Ю.Н. Работнова с двумя структурными параметрами — поврежденностью и концентрацией химических элементов окружающей среды в балке. В задаче об изгибе балки учитывается различие процессов ползучести материала при растяжении и сжатии. Новизной рассматриваемой задачи является использование определяющих и кинетических уравнений в виде сингулярных дробно-степенных зависимостей скорости ползучести и скорости накопления поврежденности от напряжения, при этом мгновенными упруго-пластическими деформациями пренебрегается в силу их малости по сравнению с деформациями ползучести. Сингулярность позволяет наряду с нелинейной вязкостью учитывать характеристики мгновенного разрушения.

ГАНИЕВ Р.Ф., КАСИЛОВ В.П., КИСЛОГУБОВА О.Н., КУРМЕНЕВ Д.В., ПУСТОВГАР А.П. — 2013 г.

Представлены новые результаты экспериментальных работ, проводимых в НЦ НВМТ РАН, по исследованию волновых процессов в дисперсных средах, имеющих целью применение волновых эффектов для обработки и получения микрогетерогенных эмульсий. На примере получения косметического крема показана возможность управления размерами капель дисперсной фазы за счет изменения режима волновой обработки. Приведена оценка энергоэффективности волнового метода при обработке и получении микрогетерогенных эмульсий.

МАЛАХОВ А.В., ПОЛИЛОВ А.Н. — 2013 г.

Слабым местом композитных конструкций остаются узлы крепления в связи с традиционной технологией сверления отверстий под заклепки или болты. Альтернативный вариант подсказывает Природа, создающая соединения "ветка—ствол" без перерезания волокон. Предложено два метода численного построения рациональных траекторий волокон, "обтекающих" отверстие в композитной пластине. Методы реализуют условие отсутствия касательных напряжений вдоль этих траекторий, что практически эквивалентно условию равнонапряженности волокон. Построенные траектории сравнивали со структурой древесины в зоне сучка. Показано, что "обтекание" волокнами включений или геометрических неоднородностей (отверстия или выточки) приводит к снижению влияния концентрации напряжений по сравнению с обычной структурой армирования прямолинейными волокнами.

БАЛАКШИН О.Б., ГАНИЕВ Р.Ф., КУХАРЕНКО Б.Г. — 2013 г.

Работа посвящена обоснованию возможности и определению условий, подтвер- жденных экспериментально, ограничения амплитуды флаттера рабочих лопаток ак- сиальных турбокомпрессоров при стабилизации частоты вращения ротора. Анализи- руются две составные задачи: роль вкладов конструкционного демпфирования и пульсаций давления потока воздуха в устойчивость колебаний лопаток ротора турбо- компрессора, и параметрические условия ограничения амплитуды флаттера лопаток при стабилизации частоты вращения ротора. Показано, что стабилизация амплитуды флаттера лопаток достигается за счет увеличения квадратичного демпфирования аку- стической диаметральной моды пульсаций давления воздушного потока.

РАДЧЕНКО В.П., САУШКИН М.Н. — 2013 г.

Приведен приближенный метод оценки релаксации остаточных напряжений в поверхностно упрочненных лопатках газотурбинных двигателей при ползучести. В основе метода лежит гипотеза, позволяющая произвести декомпозицию лопатки на "тело" лопатки и тонкий упрочненный поверхностный слой, что дает возможность разбить рассматриваемую задачу на ряд краевых задач, которые решаются последовательно. Проведен модельный расчет релаксации остаточных напряжений в поверхностно упрочненном слое ряда лопаток, в частности, для лопатки первой ступени турбины высокого давления установки ГТК-10-4.

АХМЕТХАНОВ Р.С. — 2013 г.

Статья посвящена применению вейвлет-преобразований для выявления локальных масштабных особенностей массивов данных, полученных при диагностике технических систем или из эксперимента (натурного или численного). Используется кратно-масштабный анализ для выявления энергетических характеристик частотных составляющих. Приведены примеры использования вейвлет-преобразований при анализе локальных масштабных особенностей временных рядов при диагностике технических систем и изображений микрошлифов при циклических нагрузочных испытаниях образцов конструкционных материалов.

ТРУХАНОВ В.М. — 2013 г.

Рассмотрен вопрос теоретического исследования ресурса деталей, узлов, механизмов и технического объекта в целом на стадии проектирования. Приведены расчетные формулы ресурса для различных деталей, узлов и механизмов и объекта в целом, основанные на коэффициентах запаса прочности, теплостойкости, износостойкости, усталости и времени проведения испытаний, опытных образцов.

РОМАНОВ А.Н. — 2013 г.

На основе экспериментальных исследований скоростей развития трещин при циклическом нагружении показано существование единой (обобщенной) кривой циклической трещиностойкости, описываемой зависимостью скорости развития трещины от скорости накопления повреждения. Даны критерии по определению уровней накопления повреждений и предельных состояний в процессе нагружения.

ЕВГРАФОВ А.Н., ПЕТРОВ Г.Н. — 2013 г.

Рассмотрен шестизвенный пространственный механизм турбулентного смесителя с вращательными кинематическими парами. Показано, что одна из связей в шарнире является неосвобождающей. Выполнен геометрический и кинематический расчет механизма без избыточной связи.

ГРИГОРЬЕВ Б.С., СМИРНОВ Д.Б. — 2013 г.

Предлагается численный метод расчета характеристик подшипников со спиральными канавками, работающих на газовой смазке, на основе интегрирования уравнения Рейнольдса методом конечных элементов. Разработанный метод может быть применен к подшипникам любой геометрии и формы канавок. В качестве конкретного примера рассматривается упорный подшипник. Приводятся данные по зависимости несущей способности от числа сжимаемости и числа канавок. Проводится сравнение с асимптотической теорией узких канавок.

АСТАШЕВ В.К., ПИЧУГИН К.А. — 2013 г.

Исследована динамика ультразвуковой стержневой системы с пьезокерамическим возбудителем колебаний. На основе анализа уравнений колебаний электромеханической системы рассмотрены способы резонансной настройки. Выявлены основные особенности конструкций и поведения системы в резонансных режимах. Найдены пути выбора оптимальных параметров системы, при которых амплитуда колебаний рабочего элемента системы максимальна.

БАНАХ Л.Я., НИКИФОРОВ А.Н. — 2013 г.

Исследуется динамика быстроходных роторных систем при вращении ротора в плавающих уплотнительных кольцах с учетом влияния гидродинамических сил, действующих между ротором и кольцами. Динамический анализ системы «гибкий ротор—гидродинамическая среда—плавающие кольца» показал, что кольцо становится широкополосным гидродинамическим гасителем колебаний при совпадении скорости вращения ротора с парциальной частотой кольца. При этом на переходных режимах целесообразно медленное изменение скорости вращения при разгоне—останове. Действие гидродинамических сил приводит также к исчезновению критической скорости ротора, так как жесткость ротора на гидродинамическом слое возрастает быстрее скорости вращения. Найдены параметры уплотнительных колец (перепад давления, массы) для многомассовой роторной системы турбона-сосного агрегата ЖРД, обеспечивающие гашение колебаний.

САДЫХОВ Г.С. — 2013 г.

Для техногенноопасного объекта, критические отказы которого наступают в ре- зультате срабатываний типа "включено-выключено", при их частом применении, определен показатель "среднее количество безотказных срабатываний до критиче- ского отказа". Для введенного показателя установлена формула его расчета, а также предельные и экстраполяционные оценки, справедливые для любого закона рас- пределения безотказных срабатываний объекта.

КУЧЕРЯВЫЙ В.И., МИЛЬКОВ С.Н. — 2013 г.

По детерминной формуле методом статистического моделирования найдено распределение ресурса и показатели надежности антикоррозионных покрытий га- зопровода по критерию переходного электросопротивления. Практическая реали- зация метода сократила аварийные ситуации на газопроводах.