Забезпечення міцності тонкостінних конструкцій із підвищеними технічними характеристиками

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.02.09 "Динаміка та міцність машин" (13 – Механічна інженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. Потреби сучасної промисловості, транспорту і сфери послуг у інноваційних виробах із підвищеними техніко-економічними характеристиками останнім часом різко зростають. При цьому велику частку серед такої продукції займають тонкостінні машинобудівні конструкції, у яких раціонально поєднуються масові і характеристики міцності. У той же час на багато виробів (літаки, судна, рухомий склад залізниць, крани, перевантажувачі, ємності високого тиску, апарати хімічної промисловості, устаткування агропромислового комплексу) поширюються суворі офіційні правила і норми, спрямовані, у першу чергу, на забезпечення безпеки експлуатації. Відповідно, при проектних дослідженнях використовуються усталені методики розрахунку, а також традиційні технічні рішення. Незважаючи на тиск сталої практики, що схиляється до створення виробів у вигляді «клонів» давно створених аналогів, діє також протилежна тенденція. Вона породжується загальним прагненням до прогресу, навіть у консервативних областях діяльності, а також економічними міркуваннями. Більш того, багато споживачів інноваційних виробів установлюють свої додаткові вимоги до продукції, що спрямовані на продовження терміну служби конструкцій, підвищення їхньої продуктивності, інтенсивності експлуатаційних режимів або навантажувальної здатності. У цих обставинах, окрім нормативних обмежень, з’являються додаткові, що ускладнює виконання вимог до проектованих конструкцій. Таким чином, виникла і посилюється у своїй актуальності та важливості науково-практична задача розробки методів забезпечення міцності інноваційних тонкостінних машинобудівних конструкцій при дії комплексу експлуатаційних навантажень. Її постановка, розв’язання та впровадження у практику проектних досліджень склала мету, зміст і напрями дисертаційних досліджень. У дисертаційній роботі розв’язана науково-технічна задача, яка полягає в удосконалення методів і моделей для проектного забезпечення міцності тонкостінних машинобудівних конструкцій при дії комплексу експлуатаційних навантажень. У роботі для аналізу напружено-деформованого стану тонкостінних машинобудівних конструкцій застосовуються співвідношення теорії пружності і методу скінченних елементів. Формування геометричної форми досліджуваних конструкцій здійснювалося методами твердотільного і поверхневого моделювання. Для варіативної зміни структури і розмірів досліджуваних об’єктів адаптовано і розвинено метод узагальненого параметричного моделювання стосовно інноваційних тонкостінних машинобудівних конструкцій. Експериментальні дослідження здійснювалися методами тензометрії та акселерометрії. У ході виконання дисертаційного дослідження отримано наступні наукові результати: 1) проведено аналіз умов експлуатації, нормативних вимог, а також методів розрахунку тонкостінних машинобудівних конструкцій з урахуванням обмежень на міцність, і на цій основі визначені напрями дисертаційних досліджень; 2) удосконалено методи і моделі для обґрунтування проектних параметрів інноваційних тонкостінних машинобудівних конструкцій за критеріями міцності при дії комплексу експлуатаційних навантажень із урахуванням нормативних обмежень; 3) здійснено розв’язання низки прикладних задач проектного обґрунтування технічних рішень для тонкостінних машинобудівних конструкцій за критеріями міцності та довговічності; 4) здійснено розрахунково-експериментальні дослідження напружено- деформованого стану інноваційних тонкостінних машинобудівних конструкцій, які спроектовано на основі рекомендацій із застосуванням результатів дисертаційних досліджень; 5) впроваджено результати досліджень у виробництво.