Вісники НТУ "ХПІ"
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/2494
З 1961 р. у ХПІ видається збірник наукових праць "Вісник Харківського політехнічного інституту".
Згідно до наказу ректора № 158-1 від 07.05.2001 року "Про упорядкування видання вісника НТУ "ХПІ", збірник був перейменований у Вісник Національного Технічного Університету "ХПІ".
Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" включено до переліку спеціалізованих видань ВАК України і виходить по серіях, що відображають наукові напрямки діяльності вчених університету та потенційних здобувачів вчених ступенів та звань.
Зараз налічується 30 діючих тематичних редколегій. Вісник друкує статті як співробітників НТУ "ХПІ", так і статті авторів інших наукових закладів України та зарубіжжя, які представлені у даному розділі.
Переглянути
33 результатів
Результати пошуку
Документ Про апроксимації періодичних Ateb-функцій(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав ВасильовичЗапропоновано два варіанти апроксимаційних формул для періодичних Ateb-синуса і Ateb-косинуса в першій чверті їх періоду. Перший варіант – це наближення типу Паде, які одержано ітераційним способом при побудові аналітичного розвʼязку відповідного інтегрального рівняння зі згортанням степеневого ряду в замкнену суму за формулою Шенкса. Розглянуто два ітераційних наближення. Перше більш компактне, але має гіршу точність, що понижується із збільшенням значення аргументу. Щоб усунути цей недолік, додатково запропоновано гібридну апроксимацію, де обчислення значень Ateb-функцій на початку (для косинуса) і в кінці (для синуса) чверті їх періоду має проводитись за окремою формулою, що була одержана раніше асимптотичнимметодом. Порівняльний аналіз наближених і точних значень спеціальних функцій показав, що похибка запропонованих апроксимацій єменшою за один відсоток. Другий варіант наближення – це заміна періодичних Ateb-функцій тригонометричними функціями окремих аргументів, вибраних так, щоб значення спеціальних функцій були точними в деяких точках чверті періоду. В роботі виділено пʼять таких точок колокації. Для реалізації цього варіанту апроксимації складено окрему таблицю значень періодичних Ateb-функцій в точках колокації. Наведено приклади розрахунків, де показано, що і другий варіант апроксимації дає гарну точність наближеного обчислення значень спеціальних функцій.Документ Динамічний ефект несиметрії силової характеристики дисипативних осциляторів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав ВасильовичРозглянуто особливості руху нелінійного осцилятора після навантаження його миттєвим силовим імпульсом. Пружна характеристика має вигляд ламаної лінії, складеної з двох відрізків прямих. Основну увагу приділено впливу дисипативних сил на можливість прояву динамічного ефекту несиметрії пружної характеристики, який вивчали раніше без урахування впливу цих сил. Розглянуто чотири варіанти сил опору. Це лінійний вʼязкий опір, сухе тертя Кулона, позиційне тертя і квадратичний вʼязкий опір. Для двох перших з них методом припасовування побудовано аналітичні розвʼязки диференціального рівняння коливань і виведено формули для обчислення розмахів. Встановлено нерівності, при виконанні яких проявляється динамічний ефект несиметрії силової характеристики. Умови прояву ефекту при наявності позиційного тертя виведено із енергетичних співвідношень, без розвʼязування диференціального рівняння руху. Його перший інтеграл вумовах квадратичного опору виражено через функцію Ламберта відʼємного або додатного аргументів, в залежності від значення заданої початкової швидкості руху. Показано, що при малих стартових швидкостях проявляється згаданий ефект, а при великих – він відсутній. Для обчислення значень функції Ламберта рекомендовано проводити лінійну інтерполяцію табличних даних або використовувати відомі асимптотичні формули, що виражають її через елементарні функції з похибкою меншою за один відсоток. Викладення теорії супроводжується прикладами конкретних розрахунків. Показано повну відповідність числових результатів, до яких приводять виведені розрахункові формули, та чисельне інтегрування на компʼютері нелінійного диференціального рівняння руху осцилятора.Документ Нестаціонарні коливання миттєво навантаженого осцилятора в умовах нелінійного опору(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав Васильович; Сліпченко, Максим ВолодимировичРозглянуто рух осцилятора, миттєво навантаженого сталою силою в умовах нелінійного зовнішнього опору, складовими якого є квадратичний в’язкий опір, сухе та позиційне тертя. Використовуючи перший інтеграл рівняння руху та функцію Ламберта, виведено компактні формули для обчислень розмахів коливань. З метою спрощення пошуку значень функції Ламберта наведено асимптотичні формули, які з похибкою меншою одного відсотка виражають цю спеціальну функцію через елементарні функції. Показано, що внаслідок дії сили опору, що включає сухе тертя, процес коливань має скінченну кількість циклів і обмежений у часі, бо осцилятор попадає в область застою, яка знаходиться в околі статичного відхилення осцилятора, спричиненого прикладеною зовнішньою силою. Коефіцієнт динамічності системи менший двох. Розглянуто приклади розрахунків, що ілюструють можливості викладеної теорії. Крім аналітичного дослідження, проведено чисельне комп’ютерне інтегрування, диференціального рівняння руху. Встановлено повну збіжність результатів, одержаних за допомогою виведених формул і чисельним інтегруванням, чим підтверджено, що використовуючи аналітичні розв’язки можна без чисельного інтегрування нелінійного диференціального рівняння визначати екстремальні переміщення осцилятора. Для спрощення розрахунків рекомендована також література, де надруковано таблиці функції Ламберта, що дають можливість знаходити її значення інтерполяцією табличних даних. В умовах нелінійного зовнішнього опору, складовими якого є квадратичний в’язкий опір, сухе та позиційне тертя процес коливань миттєво навантаженого осцилятора має обмежену кількість циклів. Отримані у роботі залежності з використанням функції Ламберта дають можливість визначати розмахи коливань без чисельного інтегрування нелінійного диференціального рівняння руху як для осцилятора з квадратичним в’язким опором і сухим тертям, так і для осцилятора з квадратичним опором та позиційним і сухим тертям.Документ Динаміка осцилятора з квадратичною нелінійністю у виразі сили пружності, навантаженого ступінчастим імпульсом(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав Васильович; Сліпченко, Максим ВолодимировичОписано нестаціонарні коливання осцилятора з квадратичною нелінійністю у виразі сили пружності при дії миттєво прикладеної сталої сили. Аналітичний розв’язок нелінійного диференціального рівняння другого порядку виражено через періодичні еліптичні функції Якобі. Показано, що коефіцієнт динамічності нелінійної системи залежить від значення миттєво прикладеної сили і напряму її дії, оскільки характеристика пружності системи несиметрична. Якщо сила спрямована в бік додатніх переміщень, то характеристика системи «жорстка» і коефіцієнт динамічності знаходиться в проміжку (3;2 ), тобто він менший, ніж у лінійної системи. У випадку, коли сила спрямована в бік від’ємних переміщень, характеристика пружності системи «м’яка» і коефіцієнт динамічності попадає в проміжок (2; 3), тобто він більший ніж у лінійної системи. У другому випадку деформування існують статичне і динамічне критичні значення сили, перевершення яких призводить до втрати стійкості системи. Динамічне критичне значення сили менше, ніж статичне. Оскільки переміщення осцилятора виражаються через функції Якобі, запропонована формула наближеного їх обчислення з використанням таблиці повного еліптичного інтегралу першого роду. Наведено результати розрахунків, які ілюструють можливості викладеної теорії. Для порівняння, паралельно з використанням аналітичних розв’язків, проводилось чисельне комп’ютерне інтегрування диференціального рівняння руху. Збіжність результатів розрахунку двома способами підтвердила адекватність виведених формул, які придатні також для аналізу руху квадратично нелінійного осцилятора з симетричною характеристикою пружності. Таким чином, розглянута нелінійна задача має аналітичний розв’язок в еліптичних функціях, а процес руху залежить від того, в який бік діє зовнішня сила. Крім того, при дії сили в бік меншої жорсткості можлива втрата стійкості системи.Документ Про припинення вʼязким опором вільних коливань нелінійно пружного осцилятора(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав ВасильовичРозглянуто вільні коливання осцилятора зі степенево нелінійною пружністю при наявності степеневого вʼязкого опору. Встановлено спів-відношення між показниками нелінійностей, коли сила вʼязкого опору може повністю припинити коливальний рух. В такому випадку вільні коливання обмежені в часі, тобто складаються із скінченого числа циклів, як в системі з сухим тертям Кулона. Для проведення дослідження задіяно метод енергетичного балансу. З використанням періодичних Ateb-функцій виведено наближену формулу роботи дисипативної сили за один напівцикл коливань. Із умов рівності роботи зміні потенціальної енергії системи, одержано рекурентне співвідношення між розмахами коливань у вигляді степеневого рівняння. За підсумками аналізу зміни коефіцієнта в рівнянні, яка повʼязана зі зміною номера напівциклу і розмахів коливань, встановлено умову, коли це рівняння не має додатних коренів, що означає припинення коливального руху. Показано, що ця умова, в вигляді нерівності, узагальнює відомі результати. Для перевірки теоретичних висновків проведено чисельне інтегрування нелінійного диференціального рівняння руху на компʼютері. Підтверджено, що при виконанні встановлених умов, вільні коливання осцилятора складаються з обмеженого числа циклів і за відсутності в системі сухого тертя. Виділено окремі випадки, коли наближений метод енергетичного балансу призводить до точних розрахункових формул. На відміну від пружно лінійного осцилятора тривалості циклів зростають у ході руху, бо залежать від розмахів затухаючих коливань у розглянутій суттєво нелінійній системі з жорсткою силовою характеристикою.Документ Коливання, описані аналогами рівнянь Ван дер Поля і Релея(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав ВасильовичРозглянуто режими усталених квазілінійних автоколивань, які описані аналогами диференціальних рівнянь Ван дер Поля і Релея. Для дослідження руху задіяно метод енергетичного балансу в диференціальній формі. Отримано умови, у вигляді нерівностей, стосовно констант диференціальних рівнянь, при виконанні яких рівняння будуть описувати квазілінійні автоколивання з амплітудою, що не залежить від початкових умов. Виведено формули для обчислення цієї амплітуди з використанням таблиці гама-функції. Доведено стійкість руху в усталеному режимі автоколивань та нестійкість нульового положення статичної рівноваги системи. Встановлено також нерівності, при виконанні яких розглянуті типи рівнянь будуть описувати вільні затухаючі коливання відносно нульового положення рівноваги або їх розгойдування з подальшою втратою стійкості системи. Ці варіанти руху залежать від початкових умов. При «малих» початкових відхиленнях, менших порогового значення, коливання осцилятора затухають, а при «великих» відбуваються їх розгойдування. Динамічна система стійка в «малому» та є нестійкою в «великому». Розглянуто також вплив сталої складової у виразі сили опору на процес коливань. Показано, що вона призводить до зміщення положення відносно якого проходять усталені автоколивання, але не впливає на їх амплітуду і частоту, що є наслідком лінійної пружності системи. Виділено випадки, коли виведені розрахункові формули переходять у відомі результати. Аналітичні дослідження супроводжуються чисельним компʼютерним розвʼязанням задачі Коші та порівнянням результатів, одержаних двома способами, що підтверджує адекватність виведених розрахункових формул.Документ Аналітичний розв'язок задачі вільних коливань квадратично нелінійного осцилятора з сухим тертям(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ольшанський, Василь Павлович; Сліпченко, Максим Володимирович; Спольнік, Олександр ІвановичЕлементи конструкцій при експлуатації можуть піддаватись динамічним навантаженням, що призводить до виникнення коливань, які можуть привести до небезпечних станів. Дисипативні коливання є небезпечними за несиметрії характеристики пружності. В даній роботі описано вільні затухаючі коливання дисипативного осцилятора з несиметричною квадратично нелінійною характеристикою пружності, при наявності сухого тертя Кулона. Метою дослідження є виведення точних формул для обчислення переміщень осцилятора в часі та визначення розмахів коливань і тривалостей напівциклів, які залежать від амплітуд із-за нелінійності системи. Перший інтеграл рівняння руху виражено в елементарних функціях, а другий – в еліптичних функціях Якобі. З першим інтегралом пов’язано обчислення розмахів коливань, а з другим – переміщення осцилятора в часі. Показано, що із-за несиметрії пружної характеристики процес вільних коливань залежить від того в який бік було надано стартове відхилення системі від положення статичної рівноваги. Тривалості напівциклів виражено через повні еліптичні інтеграли першого роду. Одержаний розв'язок зберігає форму і при відсутності в системі сухого тертя, коли система консервативна, а розмахи коливань у бік протилежний початковому відхиленню можуть бути більші ніж початкове відхилення. Виведені формули для першого циклу коливань легко поширити на любий цикл коливань. Запропоновано компактну наближену формулу для обчислення значень еліптичного синуса. Проведено порівняння переміщень, одержаних з її використанням в аналітичних розв’язках і чисельним інтегруванням вихідного диференціального рівняння на комп’ютері. Одержано гарну узгодженість результатів розрахунку двома способами, чим підтверджена вірогідність формул. Їх практична реалізація потребує обчислень повних еліптичних інтегралів першого роду, що не складно здійснювати інтерполяцією табличних даних, що надруковані в багатьох виданнях із спеціальних функцій.Документ Коливання, які описує модифіковане рівняння релея(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав ВасильовичВ статті досліджено варіанти коливального руху, який буде описувати відоме рівняння Релея, що відіграло важливу роль при моделюванні автоколивань, після заміни в ньому знаку дисипативної сили та введення там замість третього ступеня нелінійності довільного невід’ємного показника. Методом енергетичного балансу встановлено, що змінене таким чином рівняння руху, в залежності від значення показника нелінійності, може описувати різні варіанти коливань. Так рух зводиться до квазілійних автоколивань, коли показник ступеня менший одиниці. Їх амплітуда в усталеному режимі не залежить від початкових умов. Якщо показник степеня дорівнює одиниці, то лінійне рівняння може описувати усталені гармонічні коливання з амплітудою, що дорівнює початковому відхиленню системи від положення рівноваги або вільні коливання зі змінними розмахами. В залежності від знаку дисипативної сили розмахи або спадають або зростають з плином часу за експоненціальним законом. У другому випадку осцилятор втрачає стійкість. Якщо показник нелінійності у виразі дисипативної сили більший одиниці, то при «малих» початкових відхиленнях видозмінене рівняння описує вільні затухаючі коливання відносно нульового положення, а при «великих» стартових відхиленнях – коливання зі зростанням розмахів. Стійкий рух, спричинений «малим» стартовим збуренням, замінюється на втрату стійкості системи при «великих» збуреннях. Ці можливості рівняння типу Релея випливають не тільки із одержаних наближених аналітичних розв’язків, а також підтверджені чисельним інтегруванням модифікованого рівняння на комп’ютері. За підсумками такого інтегрування побудовано графіки коливань при різних варіантах руху. Вони стосуються конкретних розрахункових параметрів осциляторів і задовільно узгоджуються з результатами обчислень, за методом енергетичного балансу.Документ Про апроксимацію функції Ламберта(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ольшанський, Василь ПавловичВиведено компактні формули для обчислення значень функції Ламберта на певних проміжках її області визначення. Це досягнуто заміною трансцендентних рівнянь на відповідні алгебраїчні (квадраті та кубічні), за умови малої зміни їх коренів при переході від одних видів рівнянь до інших. У побудові апроксимацій задіяна формула Шенкса, що наближено виражає суму повільно збіжного степеневого ряду. Порівняння наближених значень функції Ламберта з точними її значеннями показало, що похибка запропонованих апроксимацій на виділених проміжках аргументів менша за 0,5 %. Проміжки охоплюють не тільки великі, а і малі та від’ємні значення аргументу, де функція двохзначна. Апроксимація стосується обох гілок функції.Документ Автоколивання, описані узагальненим рівнянням Ван дер Поля(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ольшанський, Василь Павлович; Ольшанський, Станіслав ВасильовичРозглянуто квазілінійні автоколивання, представлені узагальненим рівнянням Ван дер Поля. Узагальнення проведено заміною в названому рівнянні квадрату швидкості на її довільний невід’ємний степінь. Методом енергетичного балансу побудовано наближений аналітичний розв’язок, який описує вихід коливальної системи на режим усталених автоколивань. Одержано компактну формулу для обчислення амплітуди цього режиму і доведено, що вона не залежить від початкових умов. Обчислення вказаної амплітуди пов’язане з використанням таблиці гама-функції. Показано, що одержаний наближений аналітичний розв’язок в окремих випадках узагальнює відомі результати в теорії коливань. Для висвітлення похибок цього розв’язку додатково проведено чисельне інтегрування узагальненого диференціального рівняння на комп’ютері для конкретних числових даних. Задовільна узгодженість чисельних результатів, одержаних двома способами, підтвердила придатність наближених формул до проведення інженерних розрахунків. Досліджено також коливання, які описує узагальнене рівняння після заміни на протилежний знак дисипативної сили. Тоді рух коливальної системи залежить від початкових умов. При менших за порогове стартових відхиленнях осцилятора від положення статичної рівноваги він виконує вільні затухаючі коливання. У випадку більших за порогове початкових відхилень відбувається розгойдування вільних коливань і з плином часу розмахи осцилятора прямують до нескінченності за обмежений проміжок часу. Виведена формула порогового відхилення дозволяє судити про стійкість динамічної системи при різних показниках нелінійності в рівнянні руху та різних початкових збуреннях.