Кафедра "Комп'ютерне моделювання процесів та систем"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/4356

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/cmps

Сучасна назва – кафедра "Комп'ютерне моделювання процесів та систем", попередня назва – кафедра "Cистеми і процеси управління" (від 2001), первісна назва – кафедра “Автоматичне керування рухом”(від 1964).

Кафедра “Автоматичне керування рухом” була створена на інженерно-фізичному факультеті 1 лютого 1964 року для підготовки кадрів вищої кваліфікації, які володіли б як практичною інженерною підготовкою, так і фундаментальними знаннями в галузі математики та інформаційних технологій. Протягом минулих десятиліть кафедра випустила понад півтори тисячі фахівців. Лише за останні 30 років кафедра підготувала близько 600 інженерів-механіків-дослідників, з яких кандидатами наук стали понад 100 осіб і шість осіб – докторами наук.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту комп'ютерного моделювання, прикладної фізики та математики Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут".

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють: 5 докторів технічних наук, 7 кандидатів технічних наук; 4 співробітника мають звання професора, 6 – доцента.

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 14

Програмний засіб для обробки даних з довготривалої міцності матеріалів з використанням кривих Едвардса
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Хорошун, Андрій Сергійович; Сенько, Альона Володимирівна; Татарінова, Оксана Андріївна
Надано опис розробленого програмного засобу для збереження та аналізу даних з високотемпературного деформування та довготривалої міцності металевих матеріалів. Для його реалізації як веб-застосунку обрано веб-фреймворк з відкритим кодом Laravel. Рішення Voyager використовується спільно з ним як графічний інтерфейс для взаємодії з базою даних. Для побудови графіків використовується рішення на мові програмування JavaScript з використанням технології Canvas. Описано основні класи та компоненти. За допомогою діаграм варіантів використання показано можливість застосування програмного засобу в інженерній практиці обробки даних експериментальних високотемпературних досліджень повзучості та руйнування. Запропоновано підхід та алгоритм для апроксимації кривих довготривалої міцності загального вигляду, що включають різні типи руйнування, з застосуванням кривих Едвардса. З їхнім використанням отримано аналітичний нелінійний вираз для функціональної залежності між часом до руйнування та руйнівним напруженням. Обговорюються апроксимації різних типів кривої довготривалої міцності, що відповідають процесам накопичення пошкоджуваності у матеріалі за різними типами фізичних механізмів. Продемонстровано небажану можливість отримання завищеного значення часу до руйнування у випадку малих та середніх значень напружень без використання інформації щодо ділянок міжзеренного руйнування, руйнування завдяки окисленню чи корозії та старіння на кривій довготривалої міцності. Використання розробленого програмного засобу , підходу та способу аналітичного представлення функціональної залежності значень руйнівного напруження від часу в еволюційному рівнянні для параметру пошкоджуваності дозволяє проводити уточнені розрахунки елементів конструкцій, що працюють в умовах високотемпературного навантаження.
Конструкція, апаратна та програмна реалізпація системи управління тепловим режимом установки для високотемпературних випробувань
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Лисенко, Володимир Валерійович; Мєтєльов, Володимир Олександрович; Татарінова, Оксана Андріївна; Фесюков, Олексій Володимирович
Надано опис конструкції, системи управління та програмної реалізації управління тепловим режимом експериментальної установки для випробувань на повзучість, яку розроблено в Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут". В результаті проведення тестування автоматизованої системи управління та контролю температури було встановлено основні характеристики системи. Визначено, що діапазон завдання регулювання температури від 0 до 999С. Робочий діапазон нагрівання від 100 до 500С. Встановлено, що при виконанні умов розміщення зразку і забезпеченні потрібної термоізоляції камери нагрівання, абсолютне значення середньої похибки регулювання температури має значення, що не перевершує ±2С. Середнє-квадратичне значення похибки регулювання не більш ±1,6С. Визначено, що стабільність підтримання температури залежить від місця розміщення зразку: в центральній зоні камери значення коливань температури є меншими, ніж при нижньому розміщенні зразку. Час циклу вимірювання і регулювання температурного режиму 1,0012 сек. Потужність нагрівачів складає 2х1200 Вт (при фазному включенні) і 2х3500 Вт (при лінійному). Мікроконтролер, задіяний у системі, має ресурси для підключення додаткових модулів і первинних перетворювачів, що надає змогу розширення функціональних можливостей системи шляхом організації додаткових вимірювальних каналів. Наведено перші результати тестування при дослідженні повзучості плоских зразків з алюмінієвих сплавів. Характер отриманої за вимірами деформації зразків кривої повзучості повністю відповідає класичним її формам з трьома ділянками. Надано вигляд фрагменту зруйнованого зразку. Модульна конструкція, універсальність і високі технічні характеристики системи та установки у цілому дозволяють її використання при проведені різноманітних експериментів у наукових дослідженнях і в навчальному процесі.
Комп'ютерне моделювання повзучості роторів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Паламарчук, Павло Ігорович; Сенько, Альона Володимирівна; Марусенко, Олексій Миколайович
Розглянуто питання визначення напружено-деформованого стану при повзучості у моделях роторів парових та газових турбін. Формулювання задачі базується на загальному підході механіки суцільного середовища з використанням теорії плину для опису деформацій повзучості. Як метод розв’язання використано метод скінченних елементів у реалізації професійного інженерного програмного забезпечення. Проаналізовано вплив відцентрового навантаження на напружено-деформований стан, що змінюється протягом 10000 год повзучості матеріалу роторів. Розглянуто дві моделі ротору – спрощену циліндричної форми та ротору барабанного типу, що описано геометрією тіла обертання та який складається з кількох циліндричних частин. Завдяки симетрії моделей розрахункові схеми побудовано на основі використання двовимірного скінченного елементу тіла обертання. Застосовано алгоритми для підготовки вхідних даних, що можуть бути рекомендовані для використання у практиці проектування підприємств енергетичної галузі. Для розрахунків повзучості використано гіпотезу плину (закон Нортону). Проаналізовано повзучість моделей в різних температурних умовах з застосуванням у якості їхнього матеріалу різних сталей, що використовуються у турбобудуванні. За результатами виконаного комп’ютерного моделювання повзучості моделей роторів встановлено рівні деформування та характер перерозподілу напружень, що виникають при однаковому навантаженні відцентровими силами в різних температурних умовах, які викликані робочими процесами у турбіні. Проаналізовано рівні напружень та деформацій у роторі барабанного типу та встановлені найбільш навантажені та деформовані його області. Відмічається, що за даними проведеного моделювання для розглянутої моделі ротору барабанного типу накопичений за час аналізу рівень деформацій є помірним та не перевищує 0.4%, що є придатним з точки зору аналізу експлуатаційних властивостей.
Алгоритми та програмний засіб для обробки зображень структури металевих матеріалів з метою визначення характеристик повзучості
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Грошевий, Михайло Олександрович; Татарінова, Оксана Андріївна; Сенько, Альона Володимирівна
Cтаття містить опис підходу, алгоритмів та програмного засобу для аналізу зображень деформованих структур матеріалів. Розроблений підхід побудовано на виділенні при аналізі мікроструктури матеріалу важливих факторів, що впливають на високотемпературне деформування при повзучості у жароміцному нікелевому сплаві, а саме розмірів каналів та їхньої орієнтації. Розроблений програмний засіб використовує алгоритми перетворення зображень у бінарні чорно-білі за допомогою методу Отсу. Інтенсивність градієнту в кожній точці зображення візуалізується з використанням оператору Собеля. Границі фрагментів визначаються за допомогою детектора країв Кенні. Відрізки прямих ліній знаходяться з використанням перетворення Гафа. Програмний засіб реалізовано на мові програмування Python з застосуванням бібліотеки OpenCV. Описано основні складові частини та надано блок-схему програми. З застосуванням розробленого програмного забезпечення виконано перетворення відомих експериментально отриманих зображень деформованих при температурі 1273К та широкому діапазоні напружень структур зразків з жароміцного нікелевого сплаву CMSX-4 у різні моменти часу. Обговорюються результати аналізу розмірів каналів -фази у сплаві за допомогою кількісного оцінювання перетворених бінарних зображень. Знайдені характеристики були поставлені у відповідність до значення швидкості деформацій повзучості, що була визначена розрахунковим шляхом за відомими експериментальними даними. Показано можливість визначення переходу від ділянки встановленої повзучості до етапу лавиноподібного зростання деформацій та прихованих пошкоджень. Для розглянутого прикладу проведено визначення розташування каналів у представницькому зображенні. Запропоновано методику корегування кривих повзучості з залученням даних обробки зображень структури матеріалу.
Комп'ютерне моделювання повзучості циліндра при його контакті зі стрижнями напівциліндричного перерізу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Паламарчук, Павло Ігорович
Статтю присвячено опису постановки задачі, підходу до моделювання та отриманим результатам з повзучості товстої труби при її контакті зі стрижнями напівциліндричного перерізу, які розташовані симетрично її центру. Представлено огляд наукових публікацій, виконаних у напрямку моделювання контакту при повзучості, в тому числі з використанням МСЕ. Постановку задачі викладено з урахуванням скінченних деформацій та переміщень. Описано умови контакту, представлено варіаційний функціонал, який використовується для скінченноелементного формулювання задачі. Завдяки наявній симетрії геометричних параметрів та крайових умов задачу розв'язано з використанням постановки плоскої деформації. Областю дискретизації в МСЕ є четверта частина перерізу труби, що контактує з перерізом стрижня у вигляді половини кола. Представлено результати верифікаційних досліджень, виконаних з метою оцінювання достовірності розв'язання задачі повзучості циліндру, навантаженого внутрішнім тиском. Обговорюються різні моделі для опису контактної взаємодії, що є можливим використовувати у програмному комплексі ANSYS. Показано переваги використання Normal Lagrange Method. Проаналізовано деформування при повзучості труби з її контактом зі стрижнем протягом 10000 годин. Наведено отримані шляхом комп'ютерного моделювання розподіли компонентів напружено-деформованого стану за перерізами контактуючих елементів та графік перерозподілу інтенсивності напружень у місці контакту. Обговорюються отримані за допомогою розрахунків характеристики деформованого стану поверхні циліндричної труби, який виникає завдяки впливу контактуючого стрижня. Проведено апроксимацію та представлено аналітичні вирази залежності інтенсивності напружень та довжини лінії контакту від часу. Отримані результати розв'язання задачі повзучості свідчать, що протягом приблизно 1.25 року завдяки контакту труби зі стрижнями на її поверхні утворюються дефекти типу вм'ятин.
Physical and geometrical nonlinear forced oscillations of beams
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Breslavsky, Dmytro Vasylovych; Palamarchuk, Pavlo Igorovych
The paper presents a calculation method and the results of modeling the nonlinear forced planar oscillations of a beam. The calculation approach is based on the method of weighted residuals in the Galerkin form in combination with numerical methods of integration over time. A sequential analysis of elastic linear and geometrically nonlinear oscillations is performed and the case of irreversible deformation due to the occurrence of physically nonlinear creep strains is considered. To describe it, the Norton power law is used. Cases of hinge supported and a cantilever beam are considered. When solving the problem of a hinge supported beam, the sine system was used as the basis functions, and the Krylov functions were used for the cantilever beam’s problem. The results of numerical modeling are presented in the form of the dependence of the beam deflections on time and on the coordinate at a given point in time. The influence of geometric nonlinearity is demonstrated. The increase in deflection with time due to an increase in creep strains is analyzed.
Пошкоджуваність та руйнування циліндричних твелів ядерних реакторів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Бреславський, Дмитро Васильович; Сенько, Альона Володимирівна
Стаття містить опис методу та алгоритмів розрахунку двовимірних задач повзучості, яка супроводжується накопиченням прихованої пошкоджуваності, та руйнування, процес якого обумовлено зародженням та поширенням макроскопічного дефекту. В основі методу розв’язання задачі є комбінація методу скінченних елементів та методу прогнозу-корекції третього по-рядку для інтегрування за часом. В розрахунках застосовується скінченноелементний комплекс FEM Creep та комп’ютерна програма FEM Creepdamagefracture, яка реалізує процес змінювання сіток та граничних умов задачі згідно з перебігом процесу руйнування. Розглянуто модель твелу ядерного реактору атомних електричних станцій, яка включає паливо та оболонку, виконано моделювання накопичення пошкоджуваності та подальшого руйнування. Чисельними розрахунками встановлено час закінчення прихованого та повного руйнування, для різних моментів часу визначено форму дефекту.
Повзучість трійникового з'єднання трубопроводу при спільній дії температурно-силових та радіаційних полів
(НТУ "ХПІ", 2018) Бреславський, Дмитро Васильович; Пащенко, Сергій Олександрович
У статті надано математичну постановку трьохвимірної задачі повзучості, що відбувається при дії температурно-силових та радіаційних полів. Для розв'язання задачі прийнято метод скінченних елементів, що використовується спільно з різницевим методом інтегрування за часом. Для чисельного аналізу застосовано розроблений програмний комплекс, що використовує восьмивузловий об’ємний скінченний елемент. Досліджено вплив повзучості та радіаційного розпухання на напружено-деформований стан фрагменту системи охолодження ядерного реактору. Встановлено, що отримані розв'язки для задач температурно-силової повзучості та радіаційного розпухання у районі стику труб є принципово відмінними від результатів комплексного розв'язку. Розрахунками виявлено, що вплив радіаційного розпухання істотно уповільнює релаксацію напружень при повзучості та підвищує їхній рівень у місці стику труб.
Повзучість панелей надзвукових літальних апаратів при періодичній дії тиску повітряного потоку
(НТУ "ХПІ", 2018) Бреславський, Дмитро Васильович; Татарінова, Оксана Андріївна; Коритко, Юлія Миколаївна
Розглянуто незворотне деформування при аеродинамічному нагріванні та періодичній дії тиску повітряного потоку панелі надзвукового літального апарату. Надано математичну постановку задачі повзучості тонких оболонок обертання, що навантажені нормальним тиском, який має постійну та складову, що періодично змінюється. Використано рівняння стану, що отримуються шляхом застосування асимптотичного розкладання невідомих з подальшим осередненням на періоді змінювання напружень. Наведено приклад чисельного розв'язання задачі деформування нагрітої циліндричної панелі, яка піддана періодичній дії навантаження від поривів повітряного потоку. З застосуванням програмного комплексу для розрахунків повзучості тонких оболонок обертання методом скінченних елементів визначено розподіли компонентів напружено-деформованого стану.
Web tools for long term strength data processing
(NTU "KhPI", 2016) Breslavsky, D. V.; Breslavska, O. O.; Kozlyuk, A. V.
The paper concerns the questions of development the specialized web-based software for processing of the long term strength data. The goal is to develop the web tools which could fill up the gap between high theoretical background in Continuum Damage Mechanics and insufficient knowledge about the experimental data by way of storage them and processing the values of constants. The approach for storing of the experimental physical and mechanical properties for different temperatures is described. The structure of database as well as the interface section for selection of different data sets, which include the fracture stress values with appropriate values of time, are presented. Selected fields of database are used for deriving the constants for damage kinetic equations. Two algorithms of deriving are discussed, the first was designed for constant temperature conditions as well as the second assigns for definite interval of temperatures. The numbers of experimental data sets for each algorithm are determined. The example of the deriving process for nickel based alloy is presented and plots of time dependencies for damage parameter are built. The discussed software is designed for engineers and research associates who are working in area of modeling of high temperature properties in materials and structural elements.