Кафедра "Математичне моделювання та інтелектуальні обчислення в інженерії"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/1366

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

Від 2022 року кафедра має назву "Математичне моделювання та інтелектуальні обчислення в інженерії", первісна назва – "Динаміка та міцність машин".

Iсторія кафедри починається в 1930 році, коли в нашому університеті, що називався тоді Харківський механіко-машинобудівний інститут, була створена спеціальність "Динаміка і міцність машин".

Засновниками спеціальності були видатні вчені: академіки Йоффе Абрам Федорович, Обреїмов Іван Васильович, Синельников Кирило Дмитрович, професор Бабаков Іван Михайлович. В різні роки кафедрою завідували: член-корреспондент АН УРСР Майзель Вениамин Михайлович (1936-1941); академік АН УРСР Філіппов Анатолій Петрович (1948-1960), професор, доктор технічних наук, лауреат Державної премії України Богомолов Сергій Іванович (1960-1991); професор, доктор технічних наук, академік АН вищої школи України Львов Геннадій Іванович (1992-2020). Від 2020 року і по теперішній час завідувач кафедри – лауреат премії Президента України для молодих вчених за видатні досягнення, доцент, кандидат технічних наук Водка Олексій Олександрович.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту комп'ютерного моделювання, прикладної фізики та математики Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". Наукова школа з динаміки і міцності машин, створена в нашому університеті, широко відома у світі.

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють; 2 доктора технічних наук, 7 кандидатів технічних наук, 1 доктор філософії; 2 співробітника мають звання професора, 5 – доцента.

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 21

Міцність захисної оболонки атомної станції при статичному навантаженні
(Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України, 2019) Сметанкіна, Н. В.; Місюра, Сергій Юрійович
Application of computational intelligence methods for the heterogeneous material stress state evaluation
(Національний університет "Одеська політехніка", 2022) Babudzhan, Ruslan A.; Vodka, Oleksii O.; Shapovalova, Mariia I.
The use of surrogate models provides great advantages in working with computer-aided design and 3D modeling systems, which opens up new opportunities for designing complex systems. They also allow us to significantly rationalize the use of computing power in automated systems, for which response time and low energy consumption are critical. This work is devoted to the creation of a surrogate model for approximating the finite element solution of the problem of dispersion–strengthened composite plane sample deformation. An algorithm for constructing a parametric two–dimensional model of a composite is proposed. The calculation model is created using the ANSYS Mechanical computer-aided design and analysis program using the APDL scripting model builder. The parameters of the stress-strain state of the material microstructure are processed using a convolutional neural network. A neural network based on the U–Net architecture of the encoder-decoder type has been created to predict the distribution of equivalent stresses in the material according to the sample geometry and load values. A direct sequence of layers is taken from the specified architecture. To increase the speed and stability of training, the type of part of the convolutional layers has been changed. The architecture of the network consists of serially connected blocks, each of which combines layers such as convolution, normalization, activation, subsampling, and a latent space that connects the encoder and decoder and adds load data. To combine the load vector, such a neural network architecture as a concatenator is created, which additionally includes the Dense, Reshape and Concatenate layers. The model loss function is defined as the root mean square error over all points of the source matrix, which calculates the difference between the actual value of the target variable and the value generated by the surrogate model. Optimization of the loss function is performed using the first–order gradient local optimization method ADAM. The study of the model learning process is illustrated by plots of loss functions and additional metrics. There is a tendency for the indicators to coincide between the training and validation sets, which indicates the generalizing capability of the model. Analyzing the output of the model and the value of the metrics, a conclusion is made about the sufficient quality of the model. However, the values of the network weights after training are still not optimal in terms of minimizing the loss function. And also, to accurately reproduce the solution of the finite element method (FEM), the proposed model is quite simple and requires clarification. The speed comparison of obtaining results by the FEM and using the architecture of the neural network is proposed. The surrogate model is significantly ahead of the FEM and is used to speed up calculations and determine the overall quality of the approximation of problems of mechanics of this type.
Аналіз вільних коливань оболонок обертання з перегородками за різні умови закріплення
(Херсонський національний технічний університет, 2019) Гнітько, Василь Іванович; Розова, Людмила Вікторівна; Гармаш, А. Ю.
Оцінка залишкового ресурсу коліна трубопроводу з пошкодженням корозійної природи при відмовах,що викликані втомою
(Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", 2018) Ларін, Олексій Олександрович; Потопальська, Ксенія Євгенівна
У даній роботі визначається залишкова надійність пошкодженого коліна трубопроводу. В роботі проведено серію розрахунків криволінійної частини трубопроводу з пошкодженням, що стохастично розвивається при різних термінах експлуатації та з урахуванням накопичення втоми. Оцінку характеристик напружено-деформованого стану пошкодженого елементу коліна трубопроводу здійснювалась в рамках сучасних засобів комп’ютерного моделювання з використанням методу скінчених елементів. Корозійне пошкодження моделювали явно як об’ємний дефект на зовнішній поверхні трубопроводу. Після проведених статистичних численних розрахунків проведена оцінка довготривалої міцності за крітерієм накопичення малоциклової та многоциклової втоми, з урахуванням появи пластичних деформацій. Визначено пошкоджуваність трубопроводу на основі отриманих статистичних даних НДС конструкції.
Оцінка залишкової міцності криволінійної ділянки трубопроводу зі статистично заданим корозійним дефектом, що розвивається у часі
(Луцький національний технічний університет, 2017) Ларін, Олексій Олександрович; Потопальська, Ксенія Євгенівна
В даній роботі проводилося дослідження з оцінки впливу корозійного об’ємного дефекту на працездатність коліна трубопроводу. Розвиток дефекту моделюється у часі. Оцінка характеристик напружено-деформованого стану конструкції з пошкодженням проводилась в рамках засобів комп’ютерного моделювання з використанням методу скінченних елементів. Визначено зони, в яких є локалізація максимальних напружень в пошкодженій ділянці трубопроводу з урахуванням стохастичного характеру розвитку корозійного пошкодження та наведена оцінка його впливу на залишкову міцність конструкції в період експлуатації від 35 до 45 років.
Estimation of residual strength of pipeline's elbow with volumetric corrosion defect, which is developing
(Державний університет "Одеська політехніка", 2017) Larin, O. O.; Potopalska, K. E.
Pipelines are used as one of the most practical and low cost methods for transmission of different liquid petroleum products and gases. Damage on the pipeline is capable to appear during operation due to the accumulation of fatigue and arising of corrosion. The Aim is estimation the residual strength of pipeline's elbow with volumetric surface defect development of which is modeled in time. Deformed state assessment of damaged elbow of pipelines was held in the framework of computer modeling by using finite-element method (FEM). Corrosion damage modeled explicitly as volumetric defect on the outside of the knee pipeline. Based on the results of the study the assessment of the residual strength of pipeline with increasing surface defects in operation from 10 to 45 years has been obtained. Besides, the areas in which there is localization of maximum equivalent stresses and respectively plastic deformation depending on the size of damage were defined. By obtained results may be noted that after 37 years of operation the pipelines with the corresponding defect on surface cannot withstand the maximum load.
Використання методів машинного навчання у задачах прогнозування механічної поведінки матеріалів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Бабуджан, Руслан Андрійович; Водка, Олексій Олександрович; Шаповалова, Марія Ігорівна
Проектування сейсмостійкого трубопроводу АЕС
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2017) Анічін, Є. О.; Трубаєв, Олександр Іванович
Дослідження НДС лопаті низьконапірної поворотно-лопатевої гідротурбіни
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Райваховський, Микола Юрійович; Андрєєв, Арнольд Георгійович
В ході цього дослідження розробляється та оптимізується програмне забезпечення для аналізу напружено-деформованого стану лопаті низьконапірної поворотно-лопатевої гідротурбіни. Аналізується математична модель, згідно з якою лопать, яка насправді є пологою оболонкою і закріплена частково, замінюється пластиною змінної жорсткості, що представляє в плані кільцевий сектор з затисненим внутрішнім дуговим краєм. В ході дослідження розроблено прикладне програмне забезпечення, яке дозволяє за допомогою варіаційного методу Рітца проводити дослідження напружено-деформованого стану різних лопатей в залежності від їх геометричних і механічних параметрів, а також зовнішніх навантажень. Геометричними параметрами лопаті є: внутрішній і зовнішній радіуси кільцевого сектора, кут кільцевого сектора, максимальна товщина лопаті і інтерполяційна сітка для знаходження відносних товщин лопаті. Механічними параметрами є модуль Юнга і коефіцієнт Пуассона матеріалу, з якого виготовлена лопать, навантаження приймається рівномірно розподіленим. Оскільки товщина лопаті змінна, вхідними даними є відносні товщини лопаті в різних точках. Для обчислення проміжних значень застосовуються білінійна інтерполяція і інтерполяція Лагранжа 9-ї степені. Аналізується точність і обчислювальна складність методів чисельного інтегрування, а саме інтерполяція підінтегральної функції поліномом з подальшим аналітичним обчисленням і використання квадратурної формули, отриманої в результаті повторного інтегрування із застосуванням формули Сімпсона. На підставі порівняння результатів робиться висновок про доцільність застосування поліноміальної інтерполяції з подальшим аналітичним розв’язком. За допомогою розробленого програмного комплексу проводиться розрахунок напружено-деформованого стану пластини, яка апроксимує реальну модель лопаті ЛМЗ (ПЛ510), результати якого порівнюються з експериментальними даними. Здійснюється аналіз декількох конфігурацій лопаті.
Аналіз динаміки ламінованих композитних панелей із різною кривизною скла при ударному навантаженні
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Суханова, Ольга Ігорівна; Ларін, Олексій Олександрович
У статті представлені результати аналізу динамічного стану композитів ламінованих стекол при ударному навантаженні. Розглянуто моделювання падіння гладкої сталевої кулі на ламіноване скло з різною його кривизною. В якості граничних умов було зафіксовано ламінат з двох сторін, а удар кулі було змодельовано у центрі пластини. У роботі композит моделювався в тривимірній постановці в рамках фізичної лінійно-пружної постановки. Взаємодія кульки та композиту проводилась у рамках вирішення задачі одностороннього контакту за алгоритмом «поверхня до поверхні». Опором, що надається повітрям під час удару, нехтували. Метою роботи було дослідження залежності динамічної деформації ламінованих стекол від кривизни скла. Поведінка впливу зразків ламінованого скла з PVB прошарком моделювалася за допомогою перехідного аналізу. Дослідження було проведене з використанням методу скінченних елементів (МСЕ), із використанням гексагонального 8 вузлового скінченного елементу зі 3 ступенями волі в кожному, у рамках 3D-моделювання та явного динамічного підходу в сучасному програмному забезпеченні комп'ютерного інженерного аналізу (CAE). Виконано аналіз збіжності розміру сітки. У статті було проаналізовано динамічні деформації та напружений стан у ламінованих стеклах при різних параметрах кривизни ламінату, виведено результати прогинів, напружень та деформацій у характерних точках у різні моменти часу, побудовано графіки залежності прогинів та деформацій від параметру кривизни скла.