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

Архив научных статейиз журнала «Проблемы машиностроения и надежности машин»

  • ОЦЕНКА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ ТОНКОСТЕННОГО СОСУДА ДАВЛЕНИЯ С УЧЕТОМ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

    МОСКВИЧЕВ Е.В. — 2015 г.

    Разработана конечно-элементная модель для расчета на трещиностойкость сварных соединений с учетом случайного распределения характеристик структурно-механических свойств металла шва. На основе предложенной модели показано влияние коэффициента вариации предела текучести на величину /-интеграла для трещины в сварном шве. Проведены расчеты на трещиностойкость сварного тонкостенного сосуда давления и определены поправочные функции для /-интеграла, учитывающие экспериментальные данные о случайном характере распределения предела текучести в сварном соединении.

  • ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КУЗОВА ВАГОНА-ХОППЕРА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

    ИЗОТОВ А.В., КЛЕНИН Ю.Г., КОРНИЕНКО Е.И., РОЗИН Н.В., САФОНОВ А.А., СЕРГЕИЧЕВ И.В., ТИМОФЕЕВ М.А., УШАКОВ А.Е., ФЕДУЛОВ Б.Н. — 2015 г.

    Представлен полный цикл проектирования новой конструкции вагона-хоппера типа 19-5167 с кузовом и крышей из полимерных композиционных материалов. Работы по проектированию конструкции, разработке схемы выкладки армирующего наполнителя, конечно-элементному анализу напряженно-деформированного состояния, испытаниям элементарных образцов материала и узлов конструкции, а также по оптимизации процесса вакуумной инфузии были выполнены компанией ООО “НТИЦ АпАТэК-Дубна” совместно со Сколковским Институтом науки и технологий по заказу ОАО «Научно-производственная корпорация “Уралвагонзавод” имени Ф. Э. Дзержинского».

  • РАСЧЕТ КОЛЕБАНИЙ ОБОЛОЧЕК ВРАЩЕНИЯ С ЖИДКОСТЬЮ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

    ШКЛЯРЧУК Ф.Н. — 2015 г.

    Представлен новый вариант метода конечных элементов для расчета осесимметричных и неосесимметричных колебаний оболочек вращения, частично заполненных идеальной несжимаемой жидкостью. В качестве конечных элементов рассматриваются узкие кольцевые полоски оболочки вместе с содержащимися в них тонкими слоями жидкости. Перемещения слоя жидкости с использованием точного аналитического решения уравнения неразрывности с граничным условием безотрывности на поверхности оболочки аппроксимируются одной неизвестной функцией, представляющей осевое перемещение по заданной форме. Получены матрицы жесткости и инерции оболочки и матрицы присоединенных масс жидкости.

  • РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ И РЕСУРСА РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С УЧЕТОМ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ

    ЗАЦАРИННЫЙ В.В., МАХУТОВ Н.А. — 2015 г.

    Представлена методика расчетных и экспериментальных исследований по определению прочности и ресурса ответственных резьбовых соединений, работающих в определенных случаях в условиях упругопластического циклического деформирования, возникающих в наиболее нагруженных витках резьбы и приводящих их к разрушению. Методика расчета долговечности основана на учете перераспределения напряжений и деформаций в неупругой области деформирования в витках шпильки. Сопоставление долговечностей при разрушении шпилек (эксперимент и расчет) подтвердило наличие запасов прочности по Нормам расчетных кривых усталости по моменту образования трещин.

  • РАЦИОНАЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗВЕНА БАМБУКА И КОМПОЗИТНОЙ ТРУБЫ, ПОДВЕРЖЕННОЙ СЖАТИЮ, ИЗГИБУ И КРУЧЕНИЮ

    ПЛИТОВ И.С., ПОЛИЛОВ А.Н. — 2015 г.

    Однонаправленные композитные трубы (например, из боралюминия, пултрузионного угле- и стеклопластика) используются в ряде несущих элементов конструкций (антенны, фермы космических платформ). При их сжатии наряду с макропотерей устойчивости по Эйлеру или локальным смятием возможно также множественное продольное расщепление с выпучиванием образовавшихся полосок по форме, напоминающей китайский фонарик. При кручении возникают расщепления, вызывающие депланацию сечений. Цель работы состоит в обосновании методов рационального проектирования трубных элементов композитных конструкций с учетом специфических видов разрушения. Применение энергетического критерия расщепления позволяет оптимизировать размеры композитных труб на основе принципа равнопрочности, реализуемого в биологических конструкциях типа стебля бамбука.

  • САМОВОЗБУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО РОТОРА, ЧАСТИЧНО ЗАПОЛНЕННОГО ЖИДКОСТЬЮ И СОДЕРЖАЩЕГО РАДИАЛЬНЫЕ ПЕРЕГОРОДКИ

    НИКИФОРОВ А.Н., ТАТУСЬ Н.А., ШОХИН А.Е. — 2015 г.

    В статье представлены результаты опытов по определению границ волнового резонанса в роторе, частично заполненном жидкостью и содержащем радиальные перегородки. Границы зависят от критической скорости ротора, количества перегородок, объема и вязкости жидкости.

  • СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СКАЛЯРНОЙ И ВЕКТОРНОЙ АППРОКСИМАЦИЙ ИСКОМЫХ НЕИЗВЕСТНЫХ В МКЭ ПРИ РАСЧЕТЕ ПРОИЗВОЛЬНЫХ ОБОЛОЧЕК

    КИСЕЛЕВА Т.А., КЛОЧКОВ Ю.В., НИКОЛАЕВ А.П. — 2015 г.

    Предложены новые варианты формул, задающих срединные поверхности эллипсоида, эллиптических цилиндра и конуса, позволяющие выполнить расчет без особенностей областей определения рассматриваемых оболочек. Изложен алгоритм формирования матрицы жесткости четырехугольного криволинейного конечного элемента с восемнадцатью степенями свободы в узле. На примере расчета кругового цилиндра выполнена верификация разработанного алгоритма при использовании скалярной и векторной аппроксимаций перемещений. Показана эффективность векторной аппроксимации полей перемещений при расчете эллиптического цилиндра с различными условиями закрепления и при его смещении как жесткого целого.

  • СТАДИИ РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ ПРИ НЕРЕГУЛЯРНОМ НАГРУЖЕНИИ

    ЛЕБЕДИНСКИЙ С.Г., МОСКВИТИН Г.В., ПУГАЧЕВ М.С. — 2015 г.

    Приведены результаты расчетно-экспериментального исследования закономерностей развития усталостных трещин в низколегированной литой стали 20ГФЛ при нерегулярном нагружении с целью определения различных стадий накопления повреждений (изменения скорости) по мере развития трещины. Выбранный режим нагружения соответствовал наблюдаемым в эксплуатации железнодорожных конструкций сочетаниям растягивающих перегрузок с регулярным циклическим нагружением.

  • СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ РЕШЕНИЙ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВИБРОАКТИВНОСТИ РОТОРОВ

    ГОРОШКО А.В., РОЙЗМАН В.П. — 2015 г.

    Многие задачи проектирования машин относятся к классу обратных задач, решение которых сводится к решению систем линейных алгебраических уравнений. В статье показана связь числа обусловленности матрицы таких систем и ошибок решения. Обосновано применение метода наименьших квадратов для повышения точности решений. Предложен метод обеспечения устойчивости решений систем линейных алгебраических уравнений, базирующийся на привлечении дополнительной информации путем увеличения количества измерений исходных параметров. Разработан способ и статистический алгоритм обеспечения заданной точности решения плохо обусловленных систем линейных алгебраических уравнений. Приведены результаты применения предложенных методов для идентификации эксцентриситетов и упруго-инерционных параметров в задаче снижения виброактивности ротора турбонасосного агрегата.

  • ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ МЕТОДОМ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ, ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ГОРЯЧЕГО ТРАКТА ГТД

    БЕРДНИК О.Б., КУЗЬМИН В.И., ТАРАСЕНКО Ю.П., ФЕЛЬ Я.А., ЦАРЕВА И.Н. — 2015 г.

    Приведены результаты исследований структуры, физико-механических свойств и жаростойкости теплозащитных покрытий системы “Ni- Co-Cr-Al-Y + ZrO 2”, полученных методом высокоэнергетического плазменного напыления на модифицированном оборудовании с использованием плазмотрона ПНК-50 оригинальной конструкции с линейной и кольцевой схемой ввода порошковой смеси. В результате оптимизации технологического процесса получены покрытия, имеющие следующие физико-механические характеристики: плотность (р = 7,6 г/см 3), общая пористость П = 4,3%, открытая пористость П о = 1%, твердость по Виккерсу (HV = 980 кгс/мм 2) и повышенную жаростойкость. Разработанное покрытие предназначено для защиты от высокотемпературной газовой коррозии и теплозащиты рабочей поверхности деталей горячего тракта газотурбинных двигателей.

  • УПРАВЛЕНИЕ РЕЗОНАНСНЫМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ВИБРОМАШИНЫ С ПРИВОДОМ ОТ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

    ЕРЕМЕЙКИН С.А., ПАНОВКО Г.Я., ШОХИН А.Е. — 2015 г.

    Рассматриваются вопросы стабилизации резонансных режимов колебаний вибромашины, возбуждаемые неуравновешенным ротором асинхронного электродвигателя переменного тока, при изменении параметров системы. Предложена система частотного управления режимами колебаний, основанная на измерении сдвига фазы между колебаниями рабочего органа вибромашины и возмущающей силой. Предложен численный алгоритм автоматической настройки на резонансный режим при изменении массы технологической нагрузки в вибромашине.

  • УПРОЧНЕНИЕ И СТРУКТУРНОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННОГО СВЕРХПРОВОДНИКА CU-TINB ПРИ ПРОКАТКЕ С ТОКОМ

    СТОЛЯРОВ В.В. — 2015 г.

    Исследована возможность применения импульсного тока при холодной прокатке для получения одножильного и многожильного композиционного сверхпроводников на основе сплава NbTi. Обнаружено, что в процессе обработки сверхпроводник заметно упрочняется. Показано, что повышение прочности и твердости сверхпроводника вызвано не только деформационным упрочнением, но и дисперсионным твердением, обусловленным током. Установлено, что в процессе деформации с импульсным током в сплаве формируется структура, состоящая из наноразмерных зерен матричной фазы и выделений наночастиц a-Ti.

  • УПРОЧНЕНИЕ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ОБРАЗЦОВ ИЗ СТАЛИ 45 С ПОМОЩЬЮ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

    ИВАНОВ В.А., КОНЫЖЕВ М.Е., КУКСЕНОВА Л.И., ЛАПТЕВА В.Г., ХРЕННИКОВА И.А. — 2015 г.

    Приведены результаты экспериментальных исследований сильного локального взаимодействия микроплазменных разрядов с образцами из стали 45. В приповерхностном слое образцов формируется переплавленная область с измененными микрогеометрическими, механическими и триботехническими свойствами материала.

  • УСТОЙЧИВОСТЬ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА С ПЛАВАЮЩИМИ УПЛОТНИТЕЛЬНЫМИ КОЛЬЦАМИ

    БАНАХ Л.Я., БАРМИНА О.В. — 2015 г.

    Рассматривается устойчивость ротора при вращении его внутри плавающего уплотнительного кольца. Аналитически найдена область устойчивости при вращении ротора. Показано, что неустойчивость наступает при более низких частотах, чем при отсутствии плавающего кольца. Обосновывается физический смысл введения комплексных переменных в роторных системах, предлагается способ разделения переменных, основанный на независимом анализе, колебаний при прямой и обратной прецессии.

  • УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО НАПРАВЛЯЮЩИМ РАКЕТНОГО ТРЕКА

    БУТОВА С.В., ГЕРАСИМОВ С.И., ЕРОФЕЕВ В.И., КАМЧАТНЫЙ В.Г. — 2015 г.

    На примере простейшей модели объекта, представляющего собой двухмассовый осциллятор, движущийся по одномерной упругой направляющей, рассмотрена устойчивость поперечного движения высокоскоростных объектов по рельсовой направляющей ракетного трека. Показана зависимость динамической жесткости рельсовой направляющей в движущемся контакте от скорости движения объекта и частоты возмущения. Определены области неустойчивости поперечного движения двухмассовых осцилляторов, моделирующих движение реальных объектов. Проведено сопоставление с результатами экспериментов.

  • ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОРРОЗИОННОГО РАСТРЕСКИВАНИЯ ТОНКОСТЕННОГО ТРУБЧАТОГО ОБРАЗЦА В УСЛОВИЯХ ОСЕВОГО РАСТЯЖЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ НАГРУЖЕНИЯ

    КАПУСТИН С.А., ПАНОВ В.А., ЧУРИЛОВ Ю.А. — 2015 г.

    Предложен вариант модели и алгоритмы численного исследования на основе метода конечных элементов процессов коррозионного растрескивания под напряжением элементов конструкций, работающих в условиях агрессивного воздействия коррозионной среды. Для оценки работоспособности предложенных моделей и алгоритмов проведено численное моделирование процесса разрушения тонкостенного трубчатого образца, частично погруженного в жидкую хлоросодержащую среду, при различных уровнях растягивающих осевых напряжений.

  • ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

    КЛЕБАНОВ Я.М., КУРАЕВА Я.В. — 2015 г.

    Разработан метод определения нижней оценки границы упругой приспособляемости при циклическом термомеханическом воздействии на основе статической теоремы Мелана. Предложена расчетная схема и выполнена практическая реализация метода на примере контактной задачи качения неизношенного колеса подвижного состава по новому рельсу в кривом участке пути. Численный анализ позволяет определить влияние проскальзывания колеса подвижного состава с учетом термомеханических нагрузок рабочей поверхности катания рельса на условия приспособляемости.

  • ШЛИФОВАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС С ПОМОЩЬЮ ЧЕРВЯЧНОГО ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА

    ВОЛКОВ А.Э., ДЗЮБА В.И., КУЛИКОВСКИЙ М.С., МЕДВЕДЕВ В.И. — 2015 г.

    Излагается методика определения наладок станка для правки абразивного червяка алмазным конусом без наклона инструментального шпинделя и шлифования зубьев колеса червячным шлифовальным кругом. Рассматривается методика построения торцового сечения впадины между зубьями колеса, обработанного при использовании полученных наладок. Производится проверка полученных зубьев на подрезание и возможность интерференции при зацеплении. Исследовано влияние диаметра и угла профиля алмазного конуса на форму переходной поверхности обработанного зуба.

  • ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПОДВЕС В ВЕРТИКАЛЬНО-ОСЕВЫХ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

    КИРЮШИНА Е.В., ЛИТВИНОВ В.Н., МИТЕНКОВ Ф.М., НИКОЛАЕВ М.Я., ОВЧИННИКОВ В.Ф., САВИХИН О.Г., ФАЛЕЕВА Е.В., ЧИСТОВ А.С. — 2015 г.

    В целях обоснования применимости электромагнитного подвеса в вертикальноосевых ветроэнергетических установках сделаны приближенные оценки основных конструктивных параметров электромагнитных подшипников ветроэнергетической установки и их собственного энергопотребления. Работоспособность электромагнитного подвеса продемонстрирована расчетами динамических режимов ветророторов различных типов при нестационарных ветровых нагрузках.

  • ЭФФЕКТ СИЛЬНОГО ГАШЕНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ПРИ МАЛОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ВИБРОГАСЯЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

    ИЗРАИЛОВИЧ М.Я. — 2015 г.

    Рассматривается одномассовая механическая система с изменяющейся по гармоническому закону жесткостью с частотой параметрического возмущения, приблизительно совпадающей с удвоенной частотой собственных колебаний системы и содержащую произвольную нелинейную симметричную силу. Имеет место главный параметрический резонанс, когда амплитуда установившихся колебаний может достигать больших значений. Для снижения амплитуды в систему вводится активное силовое виброгасящее воздействие ограниченной интенсивности, структура и параметры которого определяются на основе вариационных методов. Показано, что для некоторых классов нелинейностей обеспечение малых амплитуд колебаний можно достигнуть при малых значениях интенсивности виброгасящего воздействия.