05.02.09 "Динаміка та міцність машин"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/19896
Переглянути
2 результатів
Результати пошуку
Документ Термо-напружений стан в’язкопружних гумокордних елементів конструкцій з урахуванням розсіювання енергії при циклічному деформуванні(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Вязовиченко, Юлія АндріївнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти та науки Харків, 2021. Актуальність. Еластоміри та їхні композити широко використовуються в сучасній інноваційній техніці (таких галузей як автомобільна, авіаційна, енергетична), в будівельній інженерії та технологічному машинобудуванні. Зокрема, армовані еластоміри використовують для виробництва авіаційних та автомобільних шин, антивібраційних елементів (гумові, гумо-металеві пружини), демпферів, еластомірних підшипників, застосовуються у підвісах валів, як прокладки між деталями конструкцій, опорних частин та кріплень. Елементи конструкцій з гумокордних композитів в експлуатації проявляють широкий спектр особливостей, які потрібно враховувати при їх застосуванні, а саме: наявність гіперпружних і в’язкопружних властивостей, виникнення помірних деформацій, температурна чутливість. Аналіз типових застосувань еластомірних елементів конструкцій дозволяє констатувати їх високу динамічну навантаженість, зокрема циклічного характеру, що супроводжується утворенням петель гістерезису та, як наслідок, виникнення явища самонагрівання. В свою чергу, підвищення температури у середині матеріалів викликає суттєві зміни у їхніх механічних властивостях, знижує характеристики міцності, прискорює процеси старіння та деградації, завдає істотного впливу протіканню втомних процесів. Все це призводить до змін у показниках надійності і, як результат впливає на загальний ресурс як окремих елементів, так і відповідальних вузлів та конструкції в цілому. Цей факт робить актуальною задачею розробку ефективних розрахункових підходів вивчення закономірностей протікання циклічних деформаційних та теплових процесів, що супроводжують роботу елементів з в’язкопружних матеріалів, та оцінку їх впливу на термо-напружений стан елементів конструкцій, а також їх надійність в залежності від експлуатаційних умов. Метою роботи є розробка розрахункових методів аналізу процесів циклічного деформування та супроводжуючого дисипативного теплоутворення в гумокордних композитних елементах конструкцій, дослідження їх впливу на термо-напружений стан та аналіз закономірностей протікання цих процесів в елементах конструкцій в умовах експлуатації. При розв’язанні сформульованих на основі вказаної мети завдань було розроблено підхід до аналізу процесів дисипативного теплоутворення у гумокордних композитних елементів конструкцій при їх циклічному деформуванні, який дозволяє оцінити вплив температурного поля на термо- напружений стан, що має наступну наукову новизну: 1. Вперше запропоновано розрахунковий підхід аналізу термо- напруженого стану в’язкопружних гумокордних елементів, який викликаний та супроводжується накопиченням тепла, що формується в наслідок розсіювання енергії за циклічного деформування; 2. Експериментально встановлено залежності параметрів в’язкопружності гумокордних композитів від параметрів циклічного навантаження отримані вперше разом с характеристиками процесів самонагріву, які їх супроводжують, що дозволило здійснити зв’язану постановку задачі теоретичного моделювання Т-НС гумокордних елементів конструкцій; 3. Вперше запропоновано метод та алгоритм розрахунково- експериментальної ідентифікації параметрів в’язкопружності гумокордних елементів конструкції, що, на відміну в існуючих, використовує дані із розсіювання енергії при циклічному деформуванні зразків; 4. Набули подальшого розвитку підходи до комп’ютерного моделювання теплового та НДС пневматичних шин, які на відміну від існуючих, враховують складний цикл деформування в експлуатації та процес самонагріву. З використанням розробленого підходу до вивчення процесів теплоутворення у гумокордних елементах конструкцій були отримані прикладні результати, які мають практичне значення для галузі машинобудування, які полягають у запропонованих методиках побудови моделей багатошарових елементів конструкцій з урахуванням їх основних особливостей та оцінки процесів теплогенерації та Т-НС у них, що формуються під дією циклічних навантажень, а також пакети скрипкових програм, що їх реалізують. Створені розрахункові моделі та визначені основні закономірності формування термо-НДС пневматичних шин в умовах експлуатації, які дають можливість діагностувати небезпечні ділянки конструкції та планувати конструктивні зміни, що в цілому спрямовано на покращення надійності та подовження експлуатаційного ресурсу. Окрему корисно- практичну цінність мають створені алгоритми та програмні застосунки, які реалізують методи визначення дисипативних та в’язкопружних характеристик еластомірних композитів та можуть бути використані для вивчення відповідних характеристик інших матеріалів цього типу. Об’єктом дослідження є процеси формування термо-напруженого стану в гумокордних елементах конструкцій, що працюють в умовах циклічного деформування з урахуванням розсіювання енергії. Предмет дослідження – характеристики в’язкопружності гумокордних матеріалів конструкцій, показники НДС та Т-НС елементів конструкцій з гумокордних композитів. Методи дослідження. Основні теоретичні положення дисертаційної роботи базуються на фундаментальних підходах теорій пружності та в’язкопружності, теплопровідності та термо-пружності. Оцінка циклів НДС проводилась в рамках сучасних засобів комп’ютерного моделювання з використанням методу скінчених елементів (МСЕ), багатошарова структура в них моделювались явно в тривимірній постановці. Експериментальні дослідження матеріалу здійснювалась на установці INSTRON ElectroPuls E3000 Test System. Ідентифікація дисипативних та в’язкопружних характеристик проводилась шляхом обробки експериментальних даних з залученням чисельного моделювання та методу стохастичної оптимізації "0" порядку. Основна частина дисертації включає Вступ, Розділ 1 – "Сучасний стан проблеми", Розділ 2 – "Математична постановка задачі", Розділ 3 – "Експериментальне визначення в’язкопружних характеристик та дослідження процесу самонагріву", Розділ 4 – "Прогнозування самонагріву елементів пневматичних шин" та Висновки, а також містить 72 рисунки та 18 таблиць. У Вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано її мету і задачі, визначено об’єкт, предмет і методи дослідження, наукову новизну та практичну значущість роботи. У Розділі 1 проведено аналіз науково-технічної літератури щодо дослідження підходів до аналізу особливостей роботи в’язкопружних гумокордних елементів конструкцій, протікання у них теплових та деформаційних процесів та їх впливу на термо-напружений стан, міцність та надійність, що стосувались досліджень прикладного та фундаментального характеру по роботі гумокордних композитів та машинобудівних конструкцій з ними. Проаналізовані дослідження, що стосуються в’язкопружної поведінки матеріалів та супроводжуються дисипацією енергії, відмічені факти істотного впливу теплових процесів на пружні та міцнісні характеристики. У розділі окремо представлено аналіз сучасного стану питань дослідження процесів самонагріву, теплопровідності та термопружності. У Розділі 2 Запропоновано єдиний методологічний підхід до розрахункової оцінки Т-НС в’язкопружних гумокордних елементів конструкцій, який викликаний та супроводжується накопиченням тепла в наслідок розсіювання енергії під час циклічного деформування, що дозволяє визначити розподіл температурного поля в елементах конструкцій за складного експлуатаційного циклу навантаження. У Розділі 3 представлено результати проведення та обробки власних експериментальних досліджень з визначення дисипативних та в’язкопружних характеристик зразків матеріалу на різних режимах циклічного навантаження. Встановлені залежності цих параметрів від характеру навантаження. Проведено чисельно-розрахункові дослідження з уточнення знайдених параметрів використовуючи оптимізаційну процедуру. Вивчено закономірності протікання процесів самонагріву гумокордних композитів на прикладі зразків армованих текстильним кордом. Протестовано ефективність запропонованого підходу на прикладі циклічного деформування зразків. У Розділі 4 проведено дослідження теплових процесів конструкції в експлуатації на прикладі пневматичної шини марки 205/55R16, вирішено практичну задачу оцінки термо-напруженого стану у шині. Досліджено НДС шини на різних режимах навантаження. Визначено рівні теплогенерації в залежності від характеру навантаження. Проведено дослідження протікання теплових процесів у конструкції в експлуатації внаслідок розсіювання енергії. Виявлено ступінь впливу наявного температурного поля на НДС конструкції. У Висновках зазначено науково-практичні задачі, що були розв’язані в роботі, викладені найбільш важливі наукові та практичні результати, надані рекомендації щодо впровадження результатів дослідження.Документ Термо-напружений стан в’язкопружних гумокордних елементів конструкцій з урахуванням розсіювання енергії при циклічному деформуванні(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Вязовиченко, Юлія АндріївнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної науковоприкладної задачі, що полягає у розробці розрахункових підходів вивчення закономірностей протікання теплових процесів у гумокордних композитних елементах конструкцій, що супроводжують роботу елементів з в’язкопружних матеріалів, та оцінки їх впливу на термо-напружений стан. Підхід базується на методу скінченних елементів та послідовному вирішенні задачі циклічного деформування конструкції в експлуатації при різних рівнях навантаження та її теплового стану Проведено експериментальні дослідження в’язкопружних характеристик та показників тепловиділення однонаправленного гумокордного композиту. Вирішено прикладну практичну задачу розрахунку термо-напруженого стану пневматичної шини в експлуатації, виявлено ступінь впливу наявного температурного поля на НДС конструкції.