2024 № 1 Динаміка та міцність машин

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/83449

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 10 з 10

Про моделювання граничних умов у задачі визначення власних частот труби
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Трубаєв, Олександр Іванович; Ларін, Андрій Олексійович; Приходько, Назар Павлович
У статті використовуються різні типи скінчено-елементних моделей, включаючи стрижневі (Pipe), оболонкові (Shell) та твердотільні (Solid) які порівнюються з точки зору точності визначення власних частот, особливостей деформацій труби та обчислювальної ефективності. Окрім того, у дослідженні розглянуто варіанти реалізації різних граничних умов, таких як шарнірне та жорстке закріплення. Ці умови мають значний вплив на результати чисельного моделювання, оскільки неправильне їх задання може призвести до суттєвих похибок у визначенні частот коливань. Для забезпечення коректності результатів проведено детальний аналіз впливу способів моделювання кожного типу закріплення на динамічні характеристики трубопроводів. Дослідження показало, що стрижнева модель Pipe забезпечує найкраще наближення до аналітичного рішення, особливо при розрахунках для труб з простою геометрією та лінійними граничними умовами. Окрім того, у статті представлено результати аналізу форм власних коливань, які виявили певні особливості деформацій труби під впливом різних граничних умов. Отримані результати мають важливе значення для подальшого проектування та оцінки ресурсу трубопровідних систем у різних галузях промисловості, зокрема в енергетичній та нафтохімічній сферах.
Пошук оптимальних параметрів активних конструктивних елементів підвішування шляхом визначення їхніх інтегральних жорсткістних та демпфувальних характеристик
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Мартиненко, Володимир Геннадійович
В роботі представлений підхід до моделювання системи «Ротор в активних магнітних підшипниках» та подальшого пошуку оптимальних параметрів опор для забезпечення нерезонансної роботи машини у всьому діапазоні робочих швидкостей обертання. У якості об’єкта дослідження виступають активні магнітні підшипники для ротора промислового вентилятора місцевого провітрювання шахти, що був попередньо встановлений у підшипники кочення та через відсутність необхідного навантаження на них має великі втрати ефективності на тертя. Для вирішення проблем із втратою ефективності, пропонується використовувати активні магнітні підшипники з системою керування на основі пропорційно-інтегрально-похідного регулятора з принципами керування одним входом і одним виходом, що є більш дешевою та простою у впровадженні системою у порівнянні із системами множинного входу і множинного виходу, проте може виступати дієвим засобом для вирішення описаних проблем у роботі машини. Предметом дослідження є динаміка ротора промислового вентилятора в активних магнітних підшипниках, що моделюються за допомогою пружинно-демпферних елементів із коефіцієнтами жорсткості та демпфування, які визначаються за допомогою розробленого у роботі підходу. Він заснований на представленні активних магнітних підшипників як електромеханічної системи із компонентами, динаміка яких у частотному діапазоні описується передатними функціями.
Аналіз особливостей умов роботи сучасних лопаток газових турбін та огляд методів визначення параметрів їх високотемпературної міцності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Неманежин, Євген Олександрович
Предметом дослідження є сучасні методи та матеріали для виготовлення лопаток газових турбін, а також підходи та методи оцінки показників їх динамічної та статичної міцності в умовах високотемпературного навантаження. Проаналізовані літературні джерела, що стосуються методів виготовлення лопаток турбін, а саме спрямованої кристалізації та монокристалічного лиття. Підкреслені переваги монокристалічних сплавів для виготовлення лопаток турбін, а саме підвищені жароміцність, жаростійкість, втомна міцність, довговічність та тріщиностійкість. Проаналізовані та описані основні сучасні методи оцінки високотемпературної міцності лопаток газових турбін з урахуванням анізотропних характеристик монокристалічних сплавів. У наведеній публікації представлено відомості про лопатки газових турбін, зокрема, надано змістовну інформацію про методи їх виготовлення, а також матеріали, що використовуються для їх отримання. У дослідженні проаналізовано та визначено основні пошкоджуючі впливи, що діють на лопатки газових турбін в процесі їх експлуатації. У матеріалі зазначені досягнення науковців, які розробили чисельні та експериментальні методи для оцінювання впливу анізотропних характеристик монокристалічних нікелевих жароміцних сплавів на показники втомної міцності, довговічності та повзучості лопаток турбін.
Чисельне моделювання при розрахунках технологічних систем електромагнітної обробки. Частина І: Розповсюдження електромагнітного поля
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Барбін, Костянтин Андрійович; Лавінський, Денис Володимирович
У статті розглянуто проблему чисельного моделювання при розрахунках розповсюдження електромагнітного поля у системах електромагнітної формовки. У статті обґрунтовано необхідність використання чисельних методів для проведення розрахункового аналізу, які дозволяють створювати розрахункові схеми наближені до реальності у більшій мірі у порівнянні із випадком використання аналітичних підходів та методів. Найбільш ефективним чисельним методом є метод скінченних елементів, який дозволяє проводити аналіз нестаціонарного електромагнітного поля та деформування в рамках однієї і тієї ж розрахункової схеми. Наведено результати з моделювання розповсюдження електромагнітного поля одновиткового індуктора.
Геометрично нелінійний згин функціонально-градієнтних пологих оболонок на пружній основі
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Любицька, Катерина Ігорівна; Морачковська, Ірина Олегівна; Тимченко, Галина Миколаївна
В роботі розглянуто задачу геометрично-нелінійного згину пологих елементів конструкцій, виготовлених з функціонально-градієнтних матеріалів (FGM) під впливом різноманітного поперечного навантаження. Пологі оболонки, що розглядаються, можуть мати довільну форму плану та контактують з пружною основою типу Вінклера-Пастернака. Математичну постановку виконано в рамках класичної геометрично-нелінійної теорії. Для лінеаризації нелінійної системи диференціальних рівнянь рівноваги застосовано метод послідовних навантажень в комплексі з методом Ньютона. Ефективні механічні характеристики FGM змінюються в напрямку товщини та обчислюються згідно зі степеневим законом. Використання теорії R-функцій, дозволило побудувати необхідні системи координатних функцій у разі довільної геометрії плану оболонки та способів її обпирання. Запропонований підхід програмно реалізовано, протестовано та застосовано для розв’язання задач згину пологих оболонок складної форми плану з отворами. Досліджено вплив коефіцієнтів пружності основи, градієнтного показника в розподілі часток металу та кераміки, а також інших параметрів на прогини елементів конструкцій.
Чисельно-аналітична оптимізація алгоритмів орієнтації на сферичній моделі кутового руху твердого тіла
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Плаксій, Юрій Андрійович
Розглядається задача чисельно-аналітичної оптимізації трьох алгоритмів визначення кватерніонів орієнтації за рахунок уточнення коефіцієнтів в структурі алгоритмів. З них два алгоритми використовують в якості «проміжного параметра» вектор орієнтації. Уточнення коефіцієнтів відбувається на основі комп’ютерного моделювання ї мінімізації похибки накопиченого обчислювального дрейфу із застосуванням в якості модельного обертального руху аналітичної еталонної моделі сферичного руху твердого тіла в послідовності кутів Крилова, що змінюються в часі за лінійним законом. Для цього модель тестового руху доповнюється моделюванням ідеальної інформації з виходів датчиків кутової швидкості у вигляді квазікоординат з використанням аналітичних формул для вектора позірного повороту. Показано, що накопичена похибка обчислювального дрейфу на запропонованій еталонній моделі обертального руху має лінійний закон зростання з часом для всіх алгоритмів, що розглядаються. В результаті чисельного експерименту отримані нові значення коефіцієнтів в структурах алгоритмів, що мінімізують похибку накопиченого дрейфу і покращують характеристики тренду цієї похибки. Проведена оптимізація призводить до зменшення на порядок максимального значення похибки і змінення лінійно-зростаючого характеру залежності величини похибки обчислювального дрейфу від часу на коливальний. Наводяться результати обчислювального експерименту.
Використання методу зважених відхилів у формі МСЕ для апроксимації двовимірних розподілів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Бреславський, Дмитро Васильович; Броварник, Олексій Олексійович
Статтю присвячено опису методу двовимірної апроксимації даних за допомогою алгоритмів методу зважених відхилів з кусково заданими базисними функціями у реалізації методу скінченних елементів. Надано математичну постановку задачі та основні співвідношення методу для двовимірних областей. До моделювання залучено трикутний скінченний елемент. Наведено інформацію щодо розробленої за алгоритмами даного методу програми, результатом роботи якої є виділення областей двовимірної фігури з заданими значеннями параметрів, що аналізуються. З використанням випадково розподілених координат виконано верифікацію результатів для різних наборів даних та отримано задовільну відповідність апроксимованих та вхідних даних. Для створення бази даних, які заплановано до обробки шляхом апроксимації, розроблено додаткове програмне забезпечення, що включає програми, написані мовою Python, та вебзастосунок, створений за допомогою фреймворку Laravel мовою PHP.
Розрахунково-експериментальне дослідження впливу початкового параметру спряження бандажних полиць попарно бандажованих лопаток на статичні напруження у пері лопатки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Шакало, Руслан Юрійович; Ларін, Олексій Олександрович; Савченко, Кирило Валентинович
В роботі розглядаються результати експериментального дослідження впливу початкового параметру спряження бандажних полиць на статичні напруження у пері лопаток, а також порівняння отриманих результатів з розрахунковими даними. Робота проводилась як для неохолоджуваних так і для охолоджуваних робочих лопаток турбін. Встановлено, що зі збільшенням початкового параметру спряження статичні напруження у кореневому перерізі лопаток збільшуються прямопропорційно. Встановлено, що статичні напруження у пері для лівої та правої лопаток майже однакові при однаковому параметрі спряження, як для не охолоджуваних лопаток так і для охолоджуваних. Існує суттєва похибка між експериментальними та розрахунковими значеннями, при цьому характер залежності напружень від початкового параметру схожий – прямолінійний.
Реалізація оптимальної реконфігурації рою БПЛА
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Успенський, Валерій Борисович; Догадайло, Олександр Сергійович
В даній статті розглянуто моделювання оптимальної реконфігурації великої групи БПЛА із фактичного початкового стану у бажаний кінцевий. Для кожного апарату визначається кінцева точка, в яку він буде рухатись. Така задача має не єдиний розв'язок, тому додано критерій оптимальності – тривалість повної реконфігурації, яку треба мінімізувати. Задача розглядається в умовах однакової та постійної швидкості польоту усіх БПЛА коптерного типу. Аналіз усіх варіантів є неможливим, бо обчислювальна складність такого методу пропорційна N факторіал, де N – кількість БПЛА в групі. Розроблено квазіоптимальний метод, складність якого пропорційна N. Шляхом статистичного моделювання доведена його ефективність, яку можна порівняти із ефективністю оптимального методу. Отримано також непрямі оцінки його ефективності у загальному випадку. Розглянуто конкретні приклади реконфігурації рою. Описано та досліджено алгоритм запобігання зіткнень БПЛА під час руху за призначеними траєкторіями. Отримані результати є складовою частиною комплексу задач з навігації та управління БПЛА в умовах великої щільної групи.
Огляд застосуваннь data-driven підходу для аналізу тепло-фізичних властивостей композитів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Лавщенко, Руслан Ровшан огли; Львов, Геннадій Іванович
У роботі наведено аналіз можливостей та перспектив data-driven підходу для дослідження тепло-фізичних властивостей композитних матеріалів. Проведено огляд основних концепцій та методів машинного навчання в матеріалознавстві, які виявляють потенціал для вивчення та оптимізації властивостей композитів. Обговорено використання нейронних мереж для прогнозування теплових характеристик. Порівняно data-driven підхід з традиційними методами аналізу, визначено їхні переваги та недоліки. Описано тепло-фізичні параметри композитів та сучасні методи їхнього вимірювання та прогнозування. Розглянуто застосування комп'ютерних технологій для моделювання тепло-фізичних властивостей композитів та їхніх процесів виготовлення. Результати дослідження можуть бути корисними для подальшого розвитку матеріалознавства та виробництва композитних матеріалів.