авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«Российский Национальный комитет по теоретической и прикладной механике Российская академия наук Министерство образования и науки РФ ...»

-- [ Страница 2 ] --

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ МИКРОСФЕР ПО ОТНОШЕНИЮ К ГЕЛИЮ А.С. Верещагин, А.Ф. Фомина (Новосибирск) Благодаря своим уникальным физическим свойствам, гелий нахо дит все более широкое применение в различных областях науки, про изводства, медицины, и в настоящее время от достаточного количества этого газа зависит их дальнейшее развитие. В промышленном масшта бе производство гелия, в основном, осуществляется путем использова ния криогенных методов разделения природного газа с содержанием гелия не менее 0,1%. Но низкотемпературные технологии разделения являются дорогими и энергоемкими за счет выделения малых объемов инертных составляющих, требующих сжижения больших объемов уг леводородов. В литературе постоянно обсуждается актуальность заме ны основного, криогенного, способа получения гелиевого концентрата на некриогенные и более экономичные. Можно выделить два основ ных принципа, лежащих в основе некриогенных методов разделения газовых смесей: мембранный и адсорбционный. В промышленных масштабах могут быть использованы мембранные установки. Кварце вое стекло может являться наиболее подходящим материалом для мембран при извлечении гелия из природного газа, оно является про ницаемым для гелия и практически абсолютно непроницаемым для других компонентов природного газа. Можно значительно увеличить площадь поверхности, через которую происходит процесс разделения компонентов газовой смеси, и тем самым существенно повысить про изводительность таких установок, если в качестве мембран использо вать полые стеклянные микросферы. Целью данной работы является изучение процессов поглощения (сорбции) и дегазации (десорбции) гелия микросферами в предположении, что в основе этих процессов лежит эффект диффузии;

построение соответствующей математиче ской модели процесса и сравнение результатов математического моде лирования с экспериментальными данными. Проведенные исследова ния динамики процессов сорбции и десорбции гелия полыми стеклян ными микросферами показали, что микросферы являются проницае мыми для гелия и непроницаемы для воздуха. Показано, что скорость протекания процесса сорбции гелия, в основном, определяется вели чиной перепада парциальных давлений гелия внутри и вне микросфер, при постоянстве других параметров (температуры, размера микросфер и т.д.). Показана автомодельность экспериментальных кривых сорб ции. Рассмотрен степенной закон закон фильтрации гелия сквозь стен ки микросфер, и произведен анализ. Показано, что различие кривых сорбции незначительно для исследуемых диапазонов начальных дан ных в рамках нормального распределения радиусов полостей микро сфер.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В ЛИНЕЙНО-УПРУГОМ ТЕЛЕ Е.Н. Вильчевская (Санкт-Петербург) Исследовано влияние внешней нагрузки, параметров материала и типа граничных условий на протекание химической реакции типа ре акции окисления в условиях воздействия механических напряжений.

Предложена модель, описывающая продвижение фронта химической реакции в твердом теле в приближении малых деформаций. В рамках линейной термодинамики рассмотрена реакция окисления, поддержи ваемая диффузией окисляющего газа. Для изотропных материалов по лучены зависимости химических потенциалов и химического сродства от модулей упругости фаз, собственной деформации химического пре вращения и напряжений в исходном материале и оксиде. В качестве модельной задачи исследовано окисление шара в зависимости от при ложенной нагрузки.

Для различных соотношений модулей упругости исходного мате риала и оксида была исследована зависимость равновесной концен трации и скорости продвижения фронта химических реакций от при ложенной нагрузки для случая центрально-симметричных полей. В зависимости от изменения модуля объемного сжатия в результате хи мической реакции возможны два сценария. Если модуль объемного сжатия возрастает, то реакция окисления возможна только в некотором интервале внешних давлений. При уменьшении модуля объемного сжатия реакция может происходить либо при любом внешнем давле нии (при высокой концентрации окисляющего газа на поверхности шара), либо только начиная с некоторого давления. При этом увеличе ние давления ускоряет процесс окисления. Эти эффекты связаны с тем, что химическая реакция не начинается, если концентрация газовой компоненты на поверхности шара меньше немонотонно зависящего от давления критического значения.

Исследовано влияние типа граничных условий на протекание хи мической реакции. Если на поверхности шара заданы перемещения, то в отличие от случая, когда задавалось внешнее давление, продвижение фронта химической реакции ведет к увеличению равновесной концен трации, что затрудняет процесс окисления. В результате при некото ром положении фронта реакции равновесная концентрация может сравняться с концентрацией газа на поверхности шара, что приведет к блокировке процесса окисления. Также была исследована зависимость скорости роста оксидной зоны от знака заданных на границе переме щений.

Работа выполнена совместно с А.Б. Фрейдиным при финансовой поддержке РФФИ (грант № 10-01-00670-а), программ фундаменталь ных исследований ОЭММПУ РАН и проекта Sandia National Laboratory.

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗГОНА ПОТОКА В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДЕ О.И. Вишняков, П.А. Поливанов, А.А. Сидоренко (Новосибирск) Поиск новых способов управления течением газа в настоящее время является чрезвычайно актуальным для авиастроения, поскольку возможности традиционных методов ограничивают эффективность летательных аппаратов. Одним из перспективных способов является применение электрогазодинамических устройств, основанных на пря мом преобразовании электрической энергии в силовое воздействие на течение. В работе рассматривается активатор, основанный на принци пе диэлектрического барьерного разряда. При помощи измерения электродинамических параметров разряда, а также измерения полей индуцированной скорости методом PIV исследуются нестационарные характеристики активатора. Получены мгновенные и интегральные параметры разгона газа, а также определена эффективность активато ра.

ПРИМЕНЕНИЕ СПЛАВОВ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ В УПРАВЛЯЕМЫХ УСТРОЙСТВАХ ВИБРОЗАЩИТЫ И В КАЧЕСТВЕ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЛАКСАЦИИ В ОПТИЧЕСКОМ ТРАКТЕ КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА А.Е. Волков, А.А. Моишеев, Д.А. Сельков, Е.С. Успенский, М.Е. Евард, С.П. Беляев, А.Г. Подволоцкий, А.В. Викуленков, Н.А. Маркачев (Санкт-Петербург) Материалы доклада включают данные по исследованию и разра ботке элементов конструкций на основе применения материалов с эф фектами памяти формы и псевдоупругости для управляемых систем виброзащиты и систем релаксации в оптическом тракте космического телескопа. Рассмотрено применение функциональных спиральных элементов из сплавов с памятью формы в качестве элементов адаптив но управляемой системы виброзащиты прецизионных нагрузок малых космических аппаратов. Управление по динамическим параметрам, таким как жесткость и демпфирующая способность, достигается по средством управления температурой функциональных элементов, при водящего к изменению их фазового состава вследствие мартенситного превращения. Также рассмотрено применение прорезных функцио нальных пружин в качестве управляемых элементов систем виброза щиты и в качестве элемента релаксации напряженно деформированного состояния конструкций оптического тракта косми ческого телескопа. Приведены данные расчета напряжений и дефор маций в мартенситных и аустенитных функциональных элементах и данные экспериментов.

КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ПАКЕТЕ ANSYS М.Ю. Втюрин (Нижний Новгород) Топологическую оптимизацию можно определить как математи ческий подход для определения распределения материала в заданной области поиска, удовлетворяющего заранее заданным целям, с учетом нагрузок и условий закрепления. Топологическая оптимизация исполь зуется на начальном уровне проектирования изделия для поиска вари анта решения, дающего лучшие результаты в плане рабочих характе ристик и удобства производства. Она позволяет исключить ресурсоем кий первоначальный подбор дизайна искомой детали путем многочис ленных экспериментов и улучшить характеристики уже существую щих решений. В отличие от оптимизации формы, топологическая оп тимизация может привести к проекту изделия, содержащего дополни тельные отверстия, углубления, что обычно дает значительную эконо мию в весе, улучшение динамических и прочностных характеристик.

Рассматривается общая формулировка задачи топологической оптими зации для двумерного случая, которая заключается в минимизации функции податливости на виртуальных перемещениях, зависящих от начальных и граничных условий. Для численной реализации алгорит мов топологической оптимизации применяется дискретизация задачи с помощью конечных элементов. Суть топологической оптимизации в данном случае заключается в нахождении оптимального расположения заданного изотропного материала в пространстве, в определении того, в каких точках пространства материал присутствует, а в каких отсут ствует. Исследуются возможности конечно-элементной топологиче ской оптимизации. Целью работы является снижение материалоемко сти проектируемой тонкостенной конструкции и улучшение жесткост ных характеристик. В качестве инструмента топологической оптими зации используется пакет ANSYS. Для иллюстрации работы алгорит ма, реализованного в ANSYS, рассмотрена задача топологической оп тимизации шарнирно-опертой балки. Используется алгоритм, осно ванный на методе критерия оптимальности. Проведено исследование полученных решений для различного масштаба сетки конечных эле ментов и для различных значений ограничения по объему используе мого материала.

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАЦИОНАРНЫХ МАХОВСКИХ КОНФИГУРАЦИЙ УДАРНЫХ ВОЛН С.А. Гавренков, Л.Г. Гвоздева (Новосибирск) Двойные и трехударные конфигурации ударных волн являются основными элементами как внутренней, так и внешней аэродинамики летательных аппаратов. Эти конфигурации могут возникать, например, на входе воздухозаборников.

Аналитический расчет конфигураций можно осуществить по трехударной теории, в основе которой лежат законы сохранения энер гии, массы, импульса и дополнительные условия для регулярного от ражения – равенство углов отклонения потока за падающей и отра женной волной, а для маховского отражения – условие равенства дав ления на поверхности контакта (TSS) и параллельность потока.

Известно, что в нестационарном случае при падении ударной вол ны на клин в реальном газе могут возникать новые формы отражения:

двойное маховское отражение с точкой изгиба на отраженной волне, двойное маховское отражение с положительным углом отражения, двойное маховское отражение с отрицательным углом отражения. В стационарном случае пока найдены только регулярное и простое ма ховское отражение. Одним из авторов, на основе аналитического ана лиза, была выдвинута гипотеза о том, что в стационарном потоке мо гут возникнуть особые, в том числе неустойчивые, режимы течения.

Целью настоящей работы является нахождение новых форм кон фигураций и условий их возникновения в стационарном потоке при помощи численного расчета.

Расчет проводился при помощи программного комплекса STAR CCM+, предназначенного для решения задач сплошной среды. В дан ной программе также проводилось построение геометрической модели и расчетной сетки. Использовалась двумерная структурированная сет ка.

В поставленной задаче свободный поток набегает на два клина.

Исследования проводились для идеального газа с различными моделя ми турбулентности: Spalart-Allmaras, K-Epsilon, K-Omega, Reynolds Stress Transport. Исследовалось влияние геометрии, свойств газа, усло вий вниз по потоку на волновые картины течения. Также проводился аналитический расчет конфигураций по трехударной теории. Результа ты были сопоставлены с экспериментальными данными. Хорошее сов падение аналитических и численных расчетов с экспериментальными данными дает право на использование численного метода расчета в будущих исследованиях новых форм отражения.

ОБОРУДОВАНИЕ ГРУППЫ КОМПАНИЙ ZWICK/ROELL ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ Й.Ф. Гастрок (Москва) Гастрок Йорг Фридрих, группа компаний Zwick/Roell.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ УЕДИНЕННЫХ ВОЛН ВДОЛЬ БЕСКОНЕЧНОЙ НИТИ ПРИ ИНТЕНСИВНЫХ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ Ж.К. Гафуров, Н.М. Абдуллина (Ташкент) Изучены волновые процессы в растянутой нелинейной нити с ис пользованием гипотез плоских сечений и Лява. Рассмотрен случай уравновешивания малой нелинейности и дисперсии с целью изучения вопроса возможности образования квазистационарных, в частности уединенных, волн (солитонов).

НОВЫЕ СЕМЕЙСТВА ТОЧНЫХ РЕШЕНИЙ ЗАДАЧИ О ДВИЖЕНИИ ТЯЖЕЛОГО ГИРОСТАТА С ПЕРЕМЕННЫМ ГИРОСТАТИЧЕСКИМ МОМЕНТОМ И.Н. Гашененко, О.С. Волкова (Донецк) Поставленная Н.Е. Жуковским и В. Вольтерра задача о движении гиростата занимает важное место в аналитической механике. При вы полнении определенных ограничений гиростатом является твердое тело, несущее вращающиеся массы (например, симметричные роторы либо жидкость). В докладе рассмотрена задача о движении тяжелого гиростата вокруг неподвижной точки. Выписаны условия существова ния линейных инвариантных соотношений уравнений движения. Ис следованы аналитические и качественные свойства движения тела носителя (корпуса) гиростата. При этом направление переменного во времени вектора гиростатического момента предполагалось фиксиро ванным в подвижном базисе.

В рассматриваемой задаче наиболее важными для приложений, по-видимому, являются маятниковые колебания, перманентные вра щения и регулярные прецессии корпуса гиростата. В предположении, что компоненты переменного гиростатического момента – непрерывно дифференцируемые, ограниченные вместе со своими производными функции времени, получены необходимые и достаточные условия су ществования таких движений, найдены и выписаны в явном виде но вые семейства точных решений задачи о вращении гиростата вокруг неподвижной точки.

Исследовано множество перманентных осей, занимающих при движении неизменное положение и в теле, и в пространстве. Для гиро стата, движущегося по инерции, перманентные вращения были де тально изучены Э.И. Дружининым. Нами показано, что маятниковые движения гиростата в однородном поле силы тяжести могут происхо дить вокруг вертикальной, горизонтальных и наклонных осей. Выпи сана зависимость величины гиростатического момента и фазовых пе ременных от времени.

Полностью изучены регулярные прецессии гиростата вокруг вер тикальных и наклонных осей. Показано, что скорость регулярной пре цессии тяжелого гиростата вокруг наклонной оси может быть либо равной (как в случае постоянного гиростатического момента), либо кратной скорости собственного вращения. В явном виде выписано ре шение, соответствующее прецессии гиростата вокруг наклонной оси, которое при нулевом гиростатическом моменте вырождается в реше ние Гриоли.

Получены условия существования линейного инвариантного со отношения, обобщающего частный интеграл Гесса–Сретенского. В этом случае выполнена редукция системы уравнений движения к эл липтической квадратуре и уравнению Риккати.

Найдены новые семейства решений с двумя инвариантными соот ношениями, линейными по компонентам угловой скорости. В частно сти, найдено обобщение решения Бобылева–Стеклова классической задачи о движении тела с неподвижной точкой.

МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО И ВЗРЫВНОГО НАГРУЖЕНИЯ ЛЕДОВОЙ ПЛАСТИНЫ В.П. Глазырин, Ю.Н. Орлова (Томск) С использованием лагранжевого подхода моделируется процесс внедрения крупногабаритного ударника, наполненного ВВ (с его по следующей детонацией), в ледовую пластину, лежащую в одном вари анте на водной, в другом варианте на гранитной подложке. Рассматри ваемая задача актуальна, например, для тех случаев геологоразведоч ных работ или добычи полезных ископаемых, когда быстрому доступу к грунту или воде препятствует толстый слой льда.

Поведение материалов описывается основной системой уравне ний механики сплошных сред, т.е. уравнениями неразрывности, дви жения и энергии, записанными в лагранжевых координатах. Тензор напряжений разбивается на девиаторную и шаровую составляющие.

Для определения гидростатического давления используется уравнение состояния в форме Уолша. Компоненты девиатора тензора напряже ний находятся по модели упругопластического течения, основанной на уравнениях Прандтля–Рейса, ассоциированных с условием текучести Мизеса.

Система уравнений решается лагранжевым методом Джонсона, дополненным алгоритмами разрушения расчетных элементов и расще пления расчетных узлов, позволяющим моделировать разрушение тел на фрагменты при высокоскоростном деформировании. Применен ал горитм автоматического деления расчетных элементов, который по зволяет более точно моделировать гладкую контактную границу меж ду продуктами детонации и другими материалами. Задача решается в осесимметричной постановке для двумерного случая. Давление в про дуктах детонации, которая предполагается мгновенной, выбрано в ви де политропы Ландау–Станюковича.

Рассматривается ударник с оживальной головной частью, массой 440 кг, длиной 1 м, диаметром 0.48 м. Начальная скорость 290 м/с. Ле довая пластина толщиной 2 м. Корпус ударника выполнен из прочной стали, толщиной 15 мм в цилиндрической части. Внутри ударника взрывчатое вещество типа ТНТ.

При помощи разработанного программного комплекса получены деформационные картины и зоны разрушения льда, а также скорость его свободной поверхности и давление в подложке.

Работа выполнена при частичном финансировании по ФЦП «На учные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы и частичной поддержке гранта РФФИ №10-08-00633а.

МОЛЕКУЛЯРНО- И КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В АТОМНОЙ СЕТКЕ ГРАФЕНОВЫХ НАНОЛЕНТ С ДЕФЕКТАМИ О.Е. Глухова, А.С. Колесникова, М.М. Слепченков (Саратов) Во многих случаях механические нагрузки, которым подвергается графеновый лист, служат причиной появления дефектов в атомном каркасе. Среди них самым распространенным является дефект вакан сии. В данной работе представлены результаты теоретического иссле дования процесса сжатия графеновой наноленты. Объектом исследо вания были наноленты шириной 2-3 нм с диапазоном длин от 1 до нм. Атомная структура постепенно сжимаемой графеновой наноленты рассчитывалась с помощью метода сильной связи. Конфигурация, от вечающая недеформированному состоянию графеновой наноленты, определялась в результате минимизации полной энергии по всем ко ординатам атомов. Для моделирования сжатой наноленты атомная сетка уменьшалась на несколько процентов, атомы на краях жестко закреплялись, а геометрическая структура деформированной нанолен ты определялась минимизацией энергии по координатам незакреплен ных атомов.

Механизм возникновения дефектов вакансии в структуре графе новой наноленты исследовался с помощью рассчитываемой карты ло кальных напряжений. Напряжение в атомной сетке наноленты рассчи тывалось с помощью эмпирического метода межатомного потенциала Бреннера.

При сжатии графеновой наноленты на 20% наблюдается значи тельное возрастание локального напряжения атомной сетки. Макси мальный рост напряжения (порядка 32%) наблюдался в центральной области структуры, в которой происходило высвобождение атомов. На основании теоретического исследования механизма деформации гра феновой структуры можно сделать вывод, что графеновая нанолента при наличии дефекта вакансии сжимается на большее количество про центов, чем бездефектная нанолента.

МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗМЕРА И ФОРМЫ НАНОКЛАСТЕРА НА ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ И.Ф. Головнев, Е.И. Головнева (Новосибирск) До настоящего времени в рамках механики деформируемого твердого тела не уделялось особого внимания поверхностным явлени ям, как это было в случае жидкостей. Прежде всего, это связано с тем, что традиционно рассматривались макрообъекты, в которых этими явлениями можно пренебречь. Однако интерес к самой поверхности твердого тела традиционно был вызван теорией разрушения, предло женной А. Гриффитсом. В работе исследовано поведение поверхност ного слоя атомов при деформациях. В качестве конкретного примера были проведены расчеты сжатия и расширения медного нанокластера сферической и кубической формы в широком диапазоне геометриче ских параметров. Кроме того, был проведен ряд численных экспери ментов по исследованию поверхностной энергии в модели А. Гриф фитса. Для этого осуществили молекулярно-динамическое моделиро вание образования новой поверхности на двух объектах: 1) медные наносферы с различными радиусами;

2) медные кластеры кубической формы разных размеров. Проведены также подробные исследования влияния формы контрольной поверхности и температуры на коэффи циент Гриффитса. В результате численных расчетов процессов в твер дотельных наноструктурах было обнаружено появление в них статиче ского давления, обусловленного только воздействием системы по верхностных атомов. В результате в работе проведено исследование применимости к наноструктурам формулы Лапласа для жидкой капли.

Давление рассчитывалось внутри охлажденной наносферы при отсут ствии внешнего воздействия, т.е. это давление было целиком обуслов лено сжатием кластера за счет поверхностного натяжения. Проведены расчеты коэффициента поверхностного натяжения Лапласа в широком интервале радиусов наносфер. Таким образом, показано, что в случае твердотельных нанокластеров необходимо рассматривать три вида поверхностных характеристик, соответствующих разным механизмам реакции поверхности на внешние воздействия: 1.) Сжатие наносферы системой поверхностных атомов без внешних воздействий (давление Лапласа) и зависимость давления внутри сферы от ее радиуса.

2.) Реакция уже сжатой наносферы поверхностью на внешнее сжи мающее или расширяющее дополнительное давление, которое приво дит к деформациям поверхности и к изменению энергии как поверхно стных атомов, так и энергии связи поверхностных атомов с объемны ми атомами. 3.) Энергия, необходимая для образования новой поверх ности при разрушении (энергия Гриффитса).

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЙ В ГАЗЕ, СОЗДАННЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМ БАРЬЕРНЫМ РАЗРЯДОМ В.В. Голуб, А.С. Савельев, В.А. Сеченов, Э.Е. Сон, Д.В. Терешонок (Долгопрудный) В работе экспериментально с помощью Particle Image Velocimetry, шлирен-визуализации и теоретически изучается структура воздушного потока вблизи твердой поверхности, созданного диэлектрическим барьерным разрядом. Выполнены измерения по определению завих ренности потока и поля скоростей в разные моменты времени после зажигания разряда. Изучено влияние электрических параметров раз рядника на параметры воздушного потока. Приведены результаты из мерений максимальной скорости газа в зависимости от приложенного напряжения между электродами. Одним из главных результатов изме рений является обнаружение вторичного вихря над поверхностью от крытого электрода. Приведены аналитические выражения для завих ренности как основного, так и вторичного вихрей при обработке экс периментальных данных. Представлен метод расчета продольной ком поненты скорости. При этом получено удовлетворительное совпадение расчетных значений с экспериментальными данными.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ ЗАВИХРЕННОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ В МАСШТАБНОЙ МОДЕЛИ СИГМОВИДНОГО СИНУСА ЧЕЛОВЕКА В.Н. Горев, А.А. Тулупов (Новосибирск) Развитие методов лучевой диагностики сделало более доступным изучение течений биологических жидкостей в организме человека.

Измерения на пациентах накладывают ряд ограничений на экспери мент, например – нельзя увеличить размер сосуда, изготовить новый, также затруднительно проведение длительных экспериментов. Для подробных исследований требуются эксперименты на моделях. Одно ко большая часть работ по исследованиям на моделях лишь качествен но повторяет течения в живом организме, это связано с моделировани ем эластичной стенки и условий на входе в модель. В то же время ак тивно ведутся исследования на физических, упрощенных моделях, например – каналов с ветвлениями, а также каналов с локальными су жениями или расширениями, имитирующих стеноз, тромбоз или анев ризму. Несмотря на большое число работ, количество фактических данных в литературе пока недостаточно для того, чтобы создать цело стную картину кровообращения в организме человека. Что касается гидродинамических особенностей кровотока, существует большое ко личество вопросов, связанных с обнаруженной сравнительно недавно продольной завихренностью кровотока в крупных сосудах. Не вполне ясны механизмы возникновения этого феномена и его функциональное назначение.

В работе проведено исследование характера течения крови в сиг мовидном синусе – участке сложной системы венозных коллекторов центральной нервной системы человека, который находится на выходе из полости черепа. Исследование проведено на масштабной модели данной сосудистой структуры с сохранением подобия по числу Рей нольдса. Средствами МРТ-диагностики выполнены измерения полей скорости течения, проведен анализ результатов измерений, построена физическая модель – схема течения. Показано, что сигмовидный синус формирует на входе в яремную вену закрученный поток.

СИНТЕЗ УПРАВЛЯЕМОГО ДВИЖЕНИЯ ГРУППЫ ШАГАЮЩИХ РОБОТОВ А.С. Горобцов, А.Д. Мохов, С.Ю. Климов (Волгоград) Рассматривается задача синтеза управляемого движения группы шагающих роботов, выполняющих задачу перемещения груза. Пред ставлены уравнения для определения программного движения как сис темы движущихся объектов с избыточными связями. Предложен метод определения программных реакций в избыточных связях. Приведен пример численного моделирования управляемого движения группы из четырех шагающих роботов.

МОДЕЛЬ ДИФФУЗИОННОГО РОСТА КРИСТАЛЛА ПЛАГИОКЛАЗА Н.В. Горохова (Москва) Динамика роста кристалла в остывающем магматическом распла ве во многом определяется диффузией соответствующих компонент из расплава к его границе: кристалл не может расти, если в пограничном слое отсутствуют в достаточном количестве составляющие его компо ненты. Неравновесность кристаллизации характеризуется соотноше нием скорости роста кристалла и скорости диффузии компонент из расплава к его границе. В работе построена модель диффузионного роста одиночного кристалла плагиоклаза из магматического расплава, состоящего из молекул двух типов: анортита и альбита. Поскольку, в зависимости от состава и температуры расплава, состав кристалла и скорость его роста меняются, то содержание анортита в кристалле (анортитовый номер) – важный индикатор условий подъема магмы.

Для многих изверженных пород существуют детальные измерения этого параметра.

Рост кристалла начинается, когда температура расплава падает ниже температуры плавления (ликвидуса), и происходит за счет диф фузии компонент из расплава к границе растущего кристалла. При мо делировании процесса кристаллизации решается система нелинейных, связанных перекрестными членами нестационарных уравнений много компонентной диффузии в подвижной системе координат, связанной с границей растущего кристалла. Скорость роста кристалла зависит от температуры и переохлаждения расплава (разности между температу рой расплава и температурой ликвидуса), состав кристалла определя ется температурой и давлением. При этом температура ликвидуса и состав кристалла существенно зависят от отношения концентраций компонент в расплаве на границе кристалла. Когда температура рас плава выше температуры ликвидуса, должен существовать только рас плав, поэтому в модели учитывается возможность растворения кри сталла при положительном переохлаждении.

В результате численного моделирования установлено, что при ли нейном падении температуры происходит смена режимов роста и рас творения (отсутствия роста), в результате чего в кристалле образуются полосы разных составов (зональность). Показана необходимость учета растворения. Получен критерий появления кайм (полос) в кристаллах.

Это позволяет по-новому интерпретировать зональность кристаллов, характерную для реальных магматических систем.

СОСТАВНЫЕ СОЛИТОНЫ УРАВНЕНИЯ ГАРДНЕРА С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ К.А. Горшков, И.А. Соустова, Н.В. Зайцева, Т.В. Морозова (Нижний Новгород) На основе развитого ранее приближенного подхода для описания эволюции составных П-солитонов, амплитуда которых близка к пре дельной, разработан приближенный подход для описания неквазиста ционарной эволюции солитонов в средах с переменными параметрами, когда характерные масштабы уединенных волн сравнимы или превы шают соответствующие масштабы изменения параметров среды. На примере уравнения Гарднера с переменными коэффициентами показа но, что общее решение, описывающее динамику такого квазисолитона, сохраняет составную структуру: в областях с быстрым изменением поля, оно имеет вид кинков с переменными параметрами, а в областях с медленным изменением поля (между фронтом и спадом, и за спадом квазисолитона) это решение определяется уравнением Гарднера в без дисперсионном приближении. Результаты приближенного подхода находятся в хорошем качественном и количественном соответствии с численным анализом динамики солитона по уравнению Гарднера.

НЕЛИНЕЙНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ КАПИЛЛЯРНОГО АНАЛОГА ЭФФЕКТА МЕРТВОЙ ВОДЫ А.И. Григорьев, М.С. Федоров (Ярославль) Исследованы закономерности реализации нелинейного капилляр ного периодического волнового движения в двухслойной стратифици рованной по физико-химическим свойствам жидкости со свободной поверхностью. Показано, что как вырожденное, так и вторичное ком бинационное внутренние нелинейные резонансные взаимодействия реализуются только при наличии на границе стратификации электри ческого заряда и для волн, порожденных различными поверхностями.

МЕХАНИКА СПЛОШНЫХ РЕАГИРУЮЩИХ СРЕД И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ ПОЖАРОВ А.М. Гришин, В.П. Зима, Е.Л. Лобода, А.И. Фильков (Томск) Известно, что природные (лесные, степные и торфяные) пожары наносят огромный ущерб лесам и среде, окружающей очаг пожара.

В докладе, следуя [1–5], дается обзор физических и математиче ских моделей природных пожаров. Теоретически и экспериментально доказано, что фронт упомянутых выше природных пожаров состоит из зон прогрева, сушки, пиролиза, горения газообразных продуктов пиро лиза и догорания углей конденсированных продуктов пиролиза.

Результаты проведенных натурных экспериментов легли в основу создания математических моделей [1–5]. Для определения термокине тических характеристик сушки и пиролиза РГМ были использованы методы решения обратных задач механики реагирующих сред [4], а для решения соответствующих прямых задач математической физики применялся итерационно-интерполяционный метод [5].

Были определены условия, при которых происходит потухание природных пожаров в результате воздействия на них ударных волн.

Экспериментально исследованы результаты воздействия ударных волн на фронт лесного пожара. В качестве генератора ударных волн исполь зовались шнуровые заряды ПЖВ-20.

Наряду с исследованием лесных пожаров в последнее время были проведены экспериментальные исследования степных и торфяных по жаров. Анализ их возникновения и распространения показал, что структура фронта степного пожара не отличается от структуры фронта лесного пожара.

Используя законы сохранения массы, количества движения и энергии, а также уравнение состояния удалось получить математиче ские модели лесных, степных и торфяных пожаров.

Литература 1. Гришин А.М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука. 1992. 407 с.

2. Гришин А.М. Физика лесных пожаров. Томск: Изд-во Томского ун-та.

1994, 218 с.

3. Гришин А.М. Моделирование и прогноз катастроф. Часть 2. Кемерово:

Изд-во «Практика». 2005. 559 с.

4. Гришин А.М., Зинченко В.И., Кузин А.Я., Синицын С.П., Трушников В.Н.

Решение некоторых обратных задач механики реагирующих сред. Томск: Изд во Том. ун-та. 2006. 418 с.

5. Гришин А.М., Зинченко В.И., Ефимов К.Н., Якимов А.С. Итерационно интерполяционный метод и его приложения. Томск: Изд-во Том. ун-та. 2004.

316 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИКИ РОБОТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ О.В. Громыко, А.А. Царева (Минск) Целью настоящей работы явилась разработка лабораторного ком плекса по созданию моделей в ANSYS, ProEngineer, Roboguide для изучения механики роботов студентами механико-математического факультета БГУ. Задачи разработаны с ориентацией на современную проблематику производственного процесса. Особое внимание уделено задачам моделирования реальных робототехнических систем с после дующим анализом кинематики манипуляторов, исследованию данных моделей в пакете ProEngineer.

При разработке лабораторных работ в среде Pro/Еngineer учиты вались возможности не только основного пакета, но и его специализи рованного модуля Pro/Еngineer Mechanica. Учтены особенности восхо дящего моделирования, включающего процесс сборки модели, прове дения статического анализа для расчета напряжений и перемещений, модальных решений, определения критических для конструкции или ее частей нагрузок и многое другое. С применением параметрического проектирования добавляются возможности изменения размеров, опре деляющих положение детали в сборке, что позволяет осуществлять анализ кинематики всего механизма в целом. Наличие специализиро ванных средств автоматической генерации полностью ассоциативных конечно-элементных сеток в модуле Pro/Engineer Mechanica обеспечи вает возможность проведения дальнейшего анализа в системах типа MSC.NASTRAN, ANSYS и может использоваться совместно с продук тами такого рода.

Моделирование в пакете Roboguide основано на использовании виртуального контроллера FANUC Robotics Virtual Robot Controller, который обеспечивает точное обучение и выполнение программ в со ответствии с информацией о времени цикла. Roboguide – это ядро приложение для нескольких программных модулей:

HandlingPRO – моделирование автоматизированных технологиче ских процессов в трехмерном пространстве и технико-экономического обоснования решения без физической потребности установки опытно го образца роботизированного комплекса.

PalletPRO – моделирование автоматизированных процессов пал летизации на робототехнических комплексах.

WeldPRO – моделирование автоматизированного процесса дуго вой сварки с помощью робота.

PaintPRO – моделирование автоматизированного процесса окра ски с помощью робота.

Моделирование в пакете Roboguide выполняется поэтапно и со держит минимум девять базовых этапов:

1. Запуск программы, выбор типа проекта и робота.

2. Редактирование свойств робота.

3. Добавление заготовки в проект.

4. Добавление инструмента для робота.

5. Добавление в проект приспособления для разгрузки.

6. Добавление в проект приспособления для погрузки.

7. Создание программы для движения робота.

8. Выполнение программы.

9. Создание видеоролика.

ОСОБЕННОСТИ И ЭФФЕКТЫ ВОЛНОВОЙ ДИНАМИКИ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД Д.А. Губайдуллин (Казань) Развита теория распространения слабых волн в двухфракционных смесях жидкости с парогазовыми пузырьками и пузырьками инертного газа и парогазокапельных смесях с твердыми частицами разных мате риалов и размеров с фазовыми превращениями. Представлены матема тические модели, получены волновые уравнения и дисперсионные со отношения, а также асимптотики коэффициента затухания при высо ких и низких частотах, проведены расчеты эволюции импульсных волн, проанализировано влияние геометрии процесса, тепломассооб мена и основных параметров сред. Приведены результаты теоретиче ского и экспериментального изучения продольного и радиального дрейфа одиночных частиц в закрытой и полуоткрытой трубе как внут ри, так и во внешнем волновом поле при вынужденных продольных колебаниях газа. Предложена диаграмма влияния частоты и отноше ния невозмущенной плотности несущей фазы к плотности включения на направление дрейфа. Экспериментально изучены продольные нели нейные колебания мелкодисперсного аэрозоля и эффект его ускорен ной коагуляции и осаждения в закрытой и полуоткрытой трубе с фланцем. Представлены результаты численного моделирования пове дения аэрозоля в нелинейном волновом поле закрытого плоского кана ла, выполненные в рамках двухскоростной, двухтемпературной моде ли двухфазной среды.

КОНТАКТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТЯЖЕННЫХ НЕОДНОРОДНЫХ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МОДЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ В.С. Гудрамович (Днепропетровск) Разработаны методы и алгоритмы решения задач контактного взаимодействия элементов протяженных оболочечных конструкций между собой и с локальными либо протяженными штампами – осно ваниями при различных моделях физической нелинейности (пластич ность, нелинейная упругость). Такие контактные задачи зачастую сво дятся к плоским задачам теории упругости и пластичности.

Для упругопластических контактных задач использованы идеи о построении последовательности решений задач неоднородной теории упругости с дополнительными нагрузками или деформациями, либо с переменными параметрами упругости, зависимыми от пластических деформаций (методы упругих решений). Использованы деформацион ная теория и теория течения. Для модели нелинейной упругости также решается совокупность задач теории упругости (диаграмма деформи рования аппроксимируется набором прямых линий).

Показано, что при контактном взаимодействии на границе площа док контакта возможно появление всплесков контактного давления.

Эти эффекты проявляются в меньшей степени при использовании сдвиговых моделей для оболочечных структур.

Учет пластических деформаций приводит к перераспределению контактного давления, связанному с изменением жесткости конструк ции.

Разработаны методы решения контактных задач с переменными, заранее неизвестными границами зон контакта.

Критические состояния элементов конструкций при контакте оп ределяются достижением предельных нагрузок при развитых пласти ческих деформациях либо локальной потерей устойчивости.

Разработаны методы определения предельных нагрузок при ло кальном контактном взаимодействии для модели идеально пластического тела на основе теории предельного равновесия. Опре делены конфигурации областей разрушения, ограниченных линейны ми пластическими шарнирами. Их размеры определены при решении задач математического программирования. Значение предельной на грузки получено из условия равенства скоростей диссипации энергии и работы внешних усилий.

Разработаны проекционно-итерационные модификации конечно элементных схем решения плоских контактных задач, позволяющие существенно уменьшить время решения (для ряда задач – в десятки раз) по сравнению с традиционным методом конечных элементов.

Рассмотрены вопросы оптимизации при контактных взаимодейст виях (определение формы элементов минимального веса).

Рассмотрен ряд динамических задач контактного взаимодействия (колебательные процессы с построением зон динамической неустой чивости, импульсное нагружение штампами при модели идеальной пластичности).

Проведен ряд экспериментальных исследований, подтверждаю щих теоретические результаты (возрастание давления на краях площа док контакта, вид и параметры областей разрушения, совпадение рас четных и экспериментальных значений контактного давления и пре дельных нагрузок и др.).

НАЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ Б.В. Гусев, А.Ф. Кравченко (Москва) Рассмотрены проблемы и предложены решения по воссозданию и укреплению НСО МИ в науке, производстве и образовании в совре менных условиях стремительного непропорционального роста массы и энергоемкости техносферы, как фактора потенциальной угрозы нацио нальной безопасности.

ПРИМЕНЕНИЕ НЕОБХОДИМЫХ УСЛОВИЙ ОПТИМАЛЬНОСТИ В ВАРИАЦИОННЫХ ПОСТАНОВКАХ ЗАДАЧ ОПТИМАЛЬНОГО СИНТЕЗА, СВЯЗАННЫХ С ИССЛЕДОВАНИЕМ ПРЕДЕЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРУКТУР ПО ДОСТИЖЕНИЮ ТРЕБУЕМОГО КОМПЛЕКСА СВОЙСТВ ПРИ ВОЛНОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ Е.Л. Гусев (Якутск) В последние десятилетия большое внимание уделяется исследо ванию качественных закономерностей взаимодействия волновых про цессов различной физической природы (электромагнитных, акустиче ских, температурных, упругих) с композиционными системами. Зна ние новых качественных закономерностей взаимодействия волновых процессов с неоднородными структурами позволяет расширить облас ти применения приборов и устройств, связанных с преобразованием волновых процессов различной физической природы и повысить эф фективность их применения.

При решении задач оптимального синтеза неоднородных структур при волновых воздействиях одним из важных является вопрос о пре дельных возможностях по достижению требуемого комплекса свойств.

Данная проблема приобретает все более важное значение в авиа- и космической технике, трубопроводном транспорте в связи со все воз растающим применением композиционных материалов, композицион ных конструкций, композиционных покрытий.

Проведено исследование вариационных постановок задач опти мального синтеза структуры композиционных систем при волновых воздействиях различной физической природы (электромагнитных, акустических, температурных, упругих).

Сформулированы необходимые условия оптимальности в вариа ционных постановках соответствующих задач оптимального синтеза.

Исследована проблема применения необходимых условий оптималь ности для изучения оптимальной структуры композиционных систем с требуемым комплексом свойств при волновых воздействиях. На осно ве конструктивного анализа необходимых условий оптимальности, связанных с нелокальными вариациями управляющих параметров, установлены важные качественные закономерности взаимосвязи пара метров в оптимальных композиционных структурах, реализующие предельные возможности по достижению требуемого комплекса свойств.

Конструктивный анализ необходимых условий оптимальности по зволил построить аналитические соотношения, которым удовлетворя ют материалы допустимого набора, входящие в оптимальную конст рукцию, а также ранжировать материалы допустимого набора по сте пени перспективности для применения при оптимальном проектиро вании конструкций в качестве высокоэффективных материалов. На основе необходимых условий оптимальности установлены условия, при выполнении которых оптимальная неоднородная структура, обес печивающая предельные возможности по достижению требуемого комплекса свойств, может быть сконструирована только из двух мате риалов допустимого набора с определенным образом подобранными физико-механическими свойствами.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундамен тальных исследований – гранты № 07-01-00634, № 09-08-98501, №10 08-01301-а.

КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ В КОНТАКТАХ КАРБИДНЫХ ЗЕРЕН И В КОБАЛЬТОВЫХ ПРОСЛОЙКАХ ТВЕРДОГО СПЛАВА М.И. Дворник, Е.А. Михайленко, А.В. Зайцев (Хабаровск) Проведено исследование напряженного состояния в беспористом образце микроструктуры среднезернистого твердого сплава WC-8%Co методом конечных элементов под нагрузкой 3 ГПа. Построены зави симости локального напряжения в контактах зерен WC-WC от длины контакта WC-WC и от ширины кобальтовой прослойки. Показано, что разрушение этих контактов начнется при нагрузке 3 ГПа. Построены зависимости коэффициента интенсивности напряжений в кобальте после разрушения контактов WC-WC от ширины кобальтовой про слойки и длины контакта WC-WC.

В данной работе методом конечных элементов изучено распреде ление напряжений в микроструктуре реального твердого сплава ВК8.

Результаты моделирования показали, что увеличение ширины прослойки кобальта приводит к уменьшению внешней нагрузки, необ ходимой для разрушения контакта WC-WC, и увеличению нагрузки, необходимой для продвижения трещины в кобальте. Увеличение дли ны контакта WC-WC приводит к увеличению внешней нагрузки, необ ходимой для разрушения контакта WC-WC, и уменьшению нагрузки, необходимой для продвижения трещины в кобальте. Полученные ре зультаты измерения коэффициента интенсивности напряжения имеют большой разброс из-за малого количества данных и наличия большого количества параметров, поэтому необходимо моделирование с исполь зованием гипотетических микроструктур, в которых возможно кон тролировать все значимые параметры.

МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ В.М. Деев, К.П. Габов, С.В. Яковенко, К.Б. Алексеев (Пермь) В статье рассматривается случай взаимодействия проводников с токами противоположных ускорений, причем в одном проводнике ус корение тока было не большим (форма фронта тока пологая), а в дру гом проводнике значительно больше, чем в первом (форма фронта то ка крутая). Если в первом проводнике происходит торможение тока, то во втором происходит ускорение тока.

Далее рассмотрим взаимодействие проводников, приводя их в движение, т.е. выполним проводники в виде дисков и придадим им вращение с равными угловыми частотами. Направление токов в про водниках выбираем так, чтобы электроны проводимости перемеща лись от центров дисков на их край. Вращение дисков с заданной часто той необходимо для того, чтобы электроны имели линейную скорость перпендикулярную радиус-вектору диска. Отметим также, что эта ли нейная скорость электронов будет дополнительно принимать «уча стие» во взаимодействии проводников, по закону Лоренца и эта сила будет направлена вертикально. Пусть диски вращаются против часо вой стрелки, тогда вектор магнитного поля должен быть направлен к центру дисков.

Конструктивно выполним диски с внешним магнитным полем в виде проводящих секторов. Сектора разделены между собой слоем диэлектрика. Дополнительно в диэлектрике установим витки провод ника с током. Этот ток будет создавать внешнее магнитное поле. Та ким образом, каждый сектор диска будет «закольцован» катушкой с током. Всю конструкцию (диски и катушки) будем синхронно вращать с определенной частотой.

Окончательно отметим, что на всю систему проводников с токами будет действовать сила Лоренца, направленная вертикально вверх, что, в свою очередь, дополнительно приведет к динамическому эффекту «несимметричного» взаимодействия проводников, который можно использовать в различных областях техники.

МЕХАНИЗМ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ В УСТРОЙСТВАХ ОТНОСИТЕЛЬНОГО МАНИПУЛИРОВАНИЯ С.М. Демидов, А.Б. Ласточкин (Москва) В данной работе исследуем механизмы параллельной структуры с тремя степенями свободы, являющиеся модулями устройства относи тельного манипулирования.

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ, ПОПЕРЕЧНЫХ, ИЗГИБНЫХ И КРУТИЛЬНЫХ ВОЛН И КОЛЕБАНИЙ В ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ Ю.А. Демьянов, А.А. Малашин (Мытищи) Объектом исследований являются волновые взаимодействия в предварительно напряженных элементах и системах, распространение и взаимовлияние поперечных, продольных и сдвиговых волн и вы званных ими колебаний, обусловленных учетом нелинейных членов в тензоре деформаций на примере колебаний струн, канатов, мембран, тонких стержней и тонкостенных труб с учетом динамических воздей ствий на них. Также исследованы условия возникновения резонансов различных типов между модами отдельных колебаний, изучена воз можность граничного управления поперечно-продольными колеба ниями струн. Поставлены и решены задачи о распространении попе речно-продольных волн и колебаний в натянутых струнах и мембранах при ударе по ним телами произвольной формы.

ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИ ЦИКЛОГРАММЫ МАШИНЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ МЕХАНИЗМОВ ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ С ГЕОМЕТРИЧЕСКИМИ СВЯЗЯМИ А.А. Джомартов, Г.У. Уалиев (Алматы) В машиностроении широко используются машины-автоматы, в составе которых содержатся механизмы переменной структуры с гео метрическими связями. Перестройка с механизмов переменной струк туры с геометрическими связями происходит при достижении некото рыми функциями от обобщенных координат определенных значений.

Используемые методы динамического анализа механизмов перемен ной структуры предусматривает, как правило, проведение поинтер вального анализа, при котором уравнения движения составляются ме жду моментами изменения структуры механизма, при которых проис ходят скачки их параметров. В момент скачка процесс численного ин тегрирования останавливается, записываются новые начальные усло вия для параметров и после этого процесс возобновляется при новых условиях. Для одного механизма данный процесс осуществляется про сто, однако для машины-автомата, содержащей большое количество взаимосвязанных и совместно работающих по определенной програм ме механизмов, представляет собой большую сложность. В некоторых случаях порядок чередования интервалов не известен до начала анали за. Таким образом, приходится записывать уравнения и составлять программы вычислений для различных вариантов чередования интер валов. В связи с тем, что работа машины-автомата, содержащей меха низмы переменной структуры, сопровождается значительными дина мическими нагрузками, очень важно оптимально разбить кинематиче ский цикл механизмов на фазовые углы с целью улучшения ее дина мики. В данной работе исследуются машины-автоматы с механизмами переменной структуры с разрывными передаточными функциями и с централизованной системой управления. Циклограмма машины автомата с механизмами переменной структуры представлена в виде векторных многоугольников, с сохранением наглядности линейных циклограмм и возможности применения компьютера для оптимизации циклограммы с учетом точности их изготовления и работы, а также взаимодействия механизмов друг с другом. Установлена связь между циклограммой машины-автомата с механизмами переменной структу ры и динамикой ее работы. Данный метод позволяет решать различные оптимизационные задачи, где в качестве варьируемых параметров ис пользуются фазовые углы и ходы циклограммы машины-автомата с механизмами переменной структуры, что дает возможность улучшить их динамику только за счет изменения циклограммы механизмов.

НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО НАНОАРМИРОВАНИЯ: ОСНОВАННАЯ НА БАЗЕ МЕХАНИКИ ОПТИМИЗАЦИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И СВОЙСТВ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СУПЕРНАНОКОМПОЗИТОВ Ю.А. Дзенис (Линкольн, США) Dzenis Yuris Albert – Department of engineering mechanics, univer sity of Nebraska-Lincoln, USA, Lincoln, NE.


ИМПЛИКАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ В.В. Дубаренко, В.Г. Курбанов (Санкт-Петербург) Развита теория принятия решений о значениях управляющих воз действий, подаваемых на динамические объекты, при управлении ими в соответствии с заданными критериями качества. Задача сводится к поисковой процедуре нахождения экстремума целевой функции (обычно скалярного функционала) при различных видах ограничений, накладываемых на координаты объекта управления. Оригинальность состоит в том, что алгоритмы оптимизации представляются в виде ко нечных автоматов и затем приводятся к форме линейных последова тельностных машин (ЛПМ). Такое приведение к форме ЛПМ позволя ет задачи принятия решений исследовать численными методами путем анализа [0,1]-матриц, определять меры вычислительной и комбина торной сложности алгоритмов управления.

АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА 3-ГО ПОРЯДКА (1,5D):

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ТОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ АВТОКОЛЕБАНИЙ МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЦИКЛОВ Ю.Я. Дусавицкий (Москва) Иллюстрируются математическое моделирование и метод по верхностей циклов для расчета принятой модели. Модель – комплект двух систем линейных дифференциальных уравнений 1-го порядка с постоянными коэффициентами, периодически сменяющих друг друга.

На одном интервале движения собственные значения уравнений дей ствительные, на другом комплексные. Переключения мгновенные с гистерезисом вырабатываются узлом обратной связи. Поверхности циклов представляют собой плотное множество точек, координаты которых равны координатам системы в конце каждого интервала не прерывного движения. Наложение на поверхности условий переклю чений позволяет определить параметры автоколебаний. Уравнения циклов линейные алгебраические. Поверхности циклов определяют параметры ВСЕХ возможных периодических решений. Результат рас чета – уравнения для всех координат в функции времени раздельно для каждого интервала.

УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ВЯЗКОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ В ПЕРЕМЕННЫХ «ДИПОЛЬ-СКОРОСТЬ».

ФОРМУЛИРОВКА И СПОСОБ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ Г.Я. Дынникова (Москва) Предлагается новый подход к решению нестационарных трехмер ных уравнений Навье–Стокса вязкой несжимаемой жидкости. Он ос нован на введении векторной функции D, ротор которой равен ротору скорости жидкости, но дивергенция не равна нулю. Функция D имеет физический смысл плотности диполей. Выведено уравнение эволюции поля D, эквивалентное уравнению Навье–Стокса.

Полученное уравнение позволяет моделировать течения вязкой несжимаемой жидкости аналогично тому, как это делается в лагранже вых вихревых методах, но вместо вихревых элементов используются дипольные элементы, названные дипольными доменами. Домены рож даются на поверхностях тел и уносятся потоком, взаимодействуя друг с другом.

Предложенный метод автоматически обеспечивает соленоидаль ность вихревого поля, что является проблемой при вихревом модели ровании трехмерных течений лагранжевыми методами.

Разработан бессеточный численный метод решения предложенно го уравнения. Построенная численная схема обеспечивает сохранение гидродинамических инвариантов.

Приводятся примеры расчета движения вихревых колец и других задач.

ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРЕНИЯ В СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ «АКТИВИРОВАННОГО ПОРИСТОГО ТОПЛИВА»

А.В. Дыренков (Москва) Проведены экспериментальные исследования в области создания эмульсий углеводородных топлив и воды при воздействии ультразву ком. Получен устойчивый поджиг и стабильное горение в сверхзвуко вом режиме при добавках воды не более 20%. Исследованы характери стики разрядов, используемых для поджига и стабилизации горения.

Теоретически и экспериментально исследованы процессы ударно волнового воздействия на пузырьковую смесь в устройствах для под готовки «активированного пористого топлива» с целью наработки ра дикалов и дробления пузырьков. Впервые исследовано влияние эффек тов поступательной неравновесности во фронте ударной волны на процессы дробления пузырьков.

НЕСТАЦИОНАРНАЯ ДИНАМИКА ВЫНУЖДЕННЫХ СТРУЙ В ЖИДКОСТИ С ТЕРМОКЛИННОЙ СТРАТИФИКАЦИЕЙ Е.В. Ежова (Нижний Новгород) На основе лабораторного эксперимента исследована нестационар ная динамика вынужденных струй в жидкости с термоклинной стра тификацией. Показано, что струя, проникающая в область термоклина, совершает периодические колебания и эффективно генерирует внут ренние волны. Исследованы колебательные режимы вынужденной струи, при этом установлено, что на ней преимущественно развивается осесимметричная мода. Проведен анализ временной устойчивости этой моды на непараллельной струе с автомодельными профилями скорости, которая моделирует течение в нижней части термоклина.

Показано, что непараллельность приводит к неустойчивости осесим метричной моды, при этом теоретические оценки ее частоты близки к частоте наблюдаемых внутренних волн.

РЕШЕНИЕ КОНТАКТНОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ ОБОЛОЧКИ НА ДИСКРЕТНОМ ОСНОВАНИИ И ОЦЕНКА ЕЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И.Г. Емельянов, В.И. Миронов, А.В. Кузнецов (Екатеринбург) Одной из основных проблем прикладной механики является по строение методов, позволяющих адекватно оценивать напряженное состояние и долговечность различных технических объектов. В данной работе предлагается метод контактных элементов использовать для определения напряженного состояния тонкой оболочки вращения, ле жащей на дискретном основании.

Предлагаемая задача состоит в определении двумерной области контакта для оболочки, лежащей на несплошном основании, и опреде лении распределения по ней контактных усилий. Затем определяется напряженное состояние оболочки от внешней нагрузки и найденных контактных усилий. С учетом усталостных изменений свойств мате риала дается оценка долговечности нерегулярно нагруженной оболоч ки.

В качестве примера рассмотрено контактное взаимодействие изо тропной оболочки, лежащей на жестком основании. Между основани ем и оболочкой имеются 11 упругих прокладок одинаковой длины.

Данная расчетная схема описывает один из важных расчетных случаев – передачу нагрузки от вагонной цистерны на лежневые опоры.

ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ, ИНДУЦИРОВАННОГО СТОЯЧИМИ ПАРАМЕТРИЧЕСКИМИ ВОЛНАМИ В ОДНОРОДНОЙ ЖИДКОСТИ О.С. Ермакова, Ю.А. Мальков (Нижний Новгород) В работе экспериментально изучены особенности перемешивания, генерируемого в поле стоячих параметрических гравитационно капиллярных волн. Установлено, что перемешивание происходит в два этапа. Первоначально в области пучностей поверхностных волн фор мируются средние течения, которые в результате развития неустойчи вости турбулизуются, что приводит к образованию однородно пере мешанной турбулентной области, ограниченной резким фронтом, за глубляющимся со временем. В работе произведено измерение поля скорости средних течений в плоскости, перпендикулярной гребню стоячей волны, методом PIV. Получен вид картины поля скорости для средних течений, возбуждаемых волнами, имеющими различные ам плитуды. Исследована зависимость скорости наблюдаемых течений от амплитуды поверхностных волн. Показано, что для волн малой ампли туды данные течения могут быть описаны как результат действия вяз ких напряжений в тонком пограничном слое, в случае сильнонелиней ных волн такие течения связываются с возникновением струи вблизи гребня стоячей волны. Проведено сравнение амплитудных зависимо стей скоростей средних течений, полученных экспериментально и оцененных в рамках предложенных моделей, получено удовлетвори тельное согласие теоретических и экспериментальных результатов.

Проведены лабораторные эксперименты по исследованию динамики границы турбулентной области, генерируемой в результате возникно вения неустойчивости средних течений, возбуждаемых стоячими по верхностными волнами. В ходе экспериментального исследования бы ло обнаружено, что турбулентная область, образующаяся в поле стоя чих поверхностных волн, ограничена резким фронтом, скорость кото рого меняется со временем. Показано, что динамика такого турбулент ного фронта удовлетворительно описывается в рамках полуэмпириче ской теории турбулентности с учетом гипотезы о постоянстве внешне го масштаба турбулентности.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №10-05-00339-а, 09-05-97019-р_поволжье_а, 09-05-00779-а, ФЦП «Научные и научно педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы.

ПОКАЗАТЕЛИ ИДЕНТИФИКАЦИИ НАПРЯЖЕННЫХ СОСТОЯНИЙ КОНСТРУКЦИЙ ПО УДАРНЫМ ДЕФОРМАЦИОННЫМ ОТКЛИКАМ НА ОСНОВЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МИКРОДАТЧИКОВ Ю.В. Есипов, И.И. Пойда, В.М. Мухортов (Ростов-на-Дону) Введены и экспериментально апробированы спектральные и фа зовые показатели, чувствительные к неупругим дефектам и напряжен ным состояниям элементов и макета стальной стержневой конструк ции. Показатели получены на основе фурье-образов линейных и фазо вых портретов нелинейных областей ударных деформационных откли ков, регистрируемых с помощью сегнетоэлектрических датчиков на основе тонких пленок «цирконат-титанат свинца».

1) На примере стержневых элементов обоснована возможность различения внутреннего напряженного состояния цельной стержневой конструкции.

2) Установлены следующие количественные показатели (призна ки) для различения состояния конструкции или элементов: А) безраз мерные показатели Бет1 и Эта1. Причем показатель Бет1 выражает относительное изменение площади нелинейной области фазового портрета в поврежденном (напряженном) и исходном состояниях. По казатель Эта1 представляет отношение площади нелинейной области к площади линейной области фазового портрета деформационных от кликов;

Б) сдвиг СЧ по частоте максимума (пика) линейных областей фурье-образов деформационных откликов конструкции (элемента).

3) Представлены примеры построения следующих критериев для различения напряженных (поврежденных) состояний конструкции: А) наличие нелинейной области фурье-образа в деформационных откли ках конструкции (элемента) на серийное ударное тестирование как качественный критерий;


Б) условие нахождения показателя Эта1 в об ласти значений: Эта1 больше и равно 0.10.4;

В) условие нахождение сдвига СЧ по частоте от 0.5 до 2 и более Гц максимума линейных об ластей фурье-образов деформационных откликов конструкции (эле мента), где критерии (Б) и (В) есть количественные критерии различе ния.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 08-09-00437а.

ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ДВУХФАЗНОЙ СТРУИ НА ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДОГО ТЕЛА И.К. Жарова, Е.А. Маслов (Томск) Представлена математическая постановка задачи о термомехани ческом разрушении твердого тела под воздействием дозвуковой высо котемпературной струи, содержащей твердые частицы, при натекании по нормали к поверхности. Гидродинамика и теплоперенос в дозвуко вой высокотемпературной струе рассмотрены в приближении равно весного течения двухфазной среды «газ – твердые частицы». На осно вании результатов математического моделирования осуществлен вы бор основных технологических параметров перфорации стальной пла стины гетерогенной струей.

СВОЙСТВА ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ СФЕРИЧЕСКИХ СЛОЯХ Д.Ю. Жиленко, О.Э. Кривоносова (Москва) Представлены результаты экспериментального и численного ис следования турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости, формирующихся в условиях встречного вращения сферических гра ниц. В прямом расчете использовался алгоритм решения уравнений Навье–Стокса в произвольной ортогональной системе координат. Дис кретизация по пространству проводилась на расчетной сетке, неравно мерной в радиальном и в меридиональном направлениях. В экспери менте проводилось измерение скорости течения лазерным допплеров ским анемометром.

Показано, что структура осредненной циркуляции турбулентного течения, определяемая по распределению осредненных величин ази мутальной завихренности в меридиональной плоскости и радиальной компоненты скорости в экваториальной плоскости, качественно по добна структуре циркуляции стационарного течения с тем же соотно шением чисел Рейнольдса Re1/Re2, что и в турбулентном течении. Ус тановлено, что максимумы профилей турбулентных пульсаций всех компонент скорости расположены вблизи линии раздела меридио нальных циркуляций. Для выяснения влияния положения линии разде ла на свойства турбулентных течений проведены эксперименты для двух случаев: линия раздела удалена от обеих сферических границ и линия раздела приближена к внешней границе. Установлено, что фор мирующиеся в этих случаях турбулентные течения различны по своей структуре, составу спектров пульсаций скорости, а также по величине и характеру изменения корреляционной размерности.

Таким образом, показано, что изменение структуры меридиональ ной циркуляции турбулентного течения во вращающемся сферическом слое приводит к изменению положения максимумов пульсаций скоро сти и уровня стохастичности, определяемого величиной корреляцион ной размерности.

МЕТОД МАКСИМАЛЬНОЙ ЭНТРОПИИ В ТЕОРИИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ НЕСЖИМАЕМОЙ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ В.М. Журавлев (Ульяновск) В работе рассматривается вариационный принцип максимальной энтропии описания динамики слабо неравновесной турбулентности на основе теории напряжений Рейнольдса для течений вязкой несжимае мой жидкости. На основе этого принципа получены уравнения, замы кающие теорию напряжений Рейнольдса, и выведены уравнения, опи сывающие взаимодействие среднего потока с турбулентностью для трехмерных турбулентных течений. Рассмотрены редукции теории к двумерным течениям и слабой турбулентности. Рассмотрены термоди намические аналогии и рассмотрен пример течений Куэтта и Пуазейля.

ОПРЕДЕЛЯЮЩАЯ МОДЕЛЬ ПЕРИОДОНТА КАК НЕЛИНЕЙНОГО СЖИМАЕМОГО ТРАНСВЕРСАЛЬНО ИЗОТРОПНОГО ВЯЗКОГИПЕРУПРУГОГО МАТЕРИАЛА А.И. Журов (Москва, Кардифф) Периодонт – это комплексная соединительная ткань между кор нем зуба и зубной лункой. Деформация этой ткани является опреде ляющей при ортодонтическом перемещении зуба. В рамках нелиней ной теории деформации предлагается определяющая модель перио донта как нелинейного сжимаемого трансверсально-изотропного вяз когиперупругого материала. Предполагается существование аддитив ного потенциала деформаций, зависящего от ряда главных инвариан тов деформации. Получены определяющие соотношения модели.

ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОГРАВИТАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА БОРТУ МЕЖДУНАРОДНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ Д.А. Завалишин, Е.В. Бабкин, М.Ю. Беляев, С.Б. Рябуха (Москва) Изучение микрогравитационной обстановки на борту российского сегмента (РС) МКС вызвано необходимостью выбора приемлемых условий для экспериментального исследования гравитационно чувствительных процессов, встречающихся при получении материалов в космосе, в физике жидкости и медико-биологических исследованиях.

В докладе представлены результаты исследования микроускорений на борту МКС в ранее недостаточно изученном частотном диапазоне 2 Гц (на станции «Мир» микроускорения в этом диапазоне были малы).

Изучены микроускорения, возникающие в различных режимах полета:

при отсутствии динамических операций, во время стыковок и отсты ковок космических кораблей и при срабатывании двигателей системы ориентации служебного модуля РС. Дан анализ микроускорения с дис кретным и непрерывным спектром, вызванных колебаниями корпуса станции. Рассмотрена подготовка данных измерений микроускорений для математического моделирования и интерпретации результатов экспериментов с датчиком конвекции ДАКОН-М. Описана методика пересчета микроускорений, измеренных акселерометром MAMS в американском сегменте МКС, в точку установки датчика конвекции ДАКОН-М в РС МКС, и проведено сравнение показаний датчика мик роускорений. Рассмотрено использование данных измерений микроус корений, полученных на борту МКС, при решении прикладных задач эксплуатации и управления полетом станции: в частности, при уточне нии массы станции и при оперативной оценке результатов коррекции орбиты.

ВОЗМОЖНЫЕ ФОРМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИЗОВОГО ПРОРЫВА НА ЗЕМНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ:

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ С.И. Зайцев, С.В. Киселева, А.А. Чайка (Москва) В работе представлены результаты первичных экспериментов, моделирующих последствия косого удара цилиндрической струи о плоскость. Наблюдаемые в природе следы низовых прорывов холод ного воздуха из грозового облака, под действием которого на земной поверхности наблюдаются вывалы леса и разрушение зданий, могут рассматриваться как геофизические приложения данного исследова ния. В рамках развитой ранее модели удара цилиндрической струи о плоскость были получены формулы, позволяющие построить возмож ные формы «смачиваемых пятен». Сконструированная эксперимен тальная установка позволяет провести верификацию модели, при этом в качестве «маркеров» явления и модели рассматриваются формы и геометрические соотношения получаемых следов удара струи.

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА ОТРЫВНОГО ТЕЧЕНИЯ В УГЛЕ СЖАТИЯ ПРИ ВЫСОКОЙ СВЕРХЗВУКОВОЙ СКОРОСТИ ПОТОКА В.И. Запрягаев, И.Н. Кавун, И.И. Липатов (Новосибирск) В работе приведены результаты численного и экспериментально го исследования трехмерного ламинарного отрывного течения в угле сжатия в зависимости от угла атаки набегающего потока. Модель представляла собой пластину с острой передней кромкой, на которой установлен наклонный уступ с углом подъема 30 градусов. Число Ма ха набегающего потока М=6.0. Исследование включало в себя шлирен и масло-сажевую визуализацию течения, проведение дренажных изме рений и регистрацию пульсаций пристенного давления в точке, распо ложенной на наклонной поверхности угла сжатия вблизи линии при соединения потока. Данные эксперимента дополнены результатами трехмерного численного расчета.

В результате проведенного исследования получены эксперимен тальные данные о структуре течения в угле сжатия, а также уровне и спектральном составе пульсаций давления вблизи области присоеди нения сдвигового слоя. Ударно-волновая структура течения с отрыв ной областью, реализующаяся при различных углах атаки, может быть описана в виде различных комбинаций II, III, V, и VI типов взаимодей ствия ударных волн по классификации Д. Эдни.

Результаты численного расчета согласуются с данными экспери мента. Численно смоделировано формирование систем продольных вихрей, распространяющихся от линии присоединения внутрь отрыв ной области и вниз по потоку. Полученный результат согласуется с данными эксперимента. Выявлено наличие тонкого высоконапорного слоя, формирующегося вблизи линии присоединения. Этот слой нахо дится над пограничным слоем и распространяется вниз по потоку па раллельно поверхности уступа.

ТЕРМОУПРУГИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ТЕПЛО И НЕТЕПЛОПРОВОДЯЩИХ ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ ПРИ СУБМИКРОСЕКУНДНЫХ ДЛИТЕЛЬНОСТЯХ ЛАЗЕРНОГО НАГРЕВА Б.А. Зимин, Н.В. Вовненко (Санкт-Петербург) В работе представлены результаты экспериментов, демонстри рующие принципиальное различие параметров импульсов термоупру гих напряжений в тепло- и нетеплопроводящих материалах при лазер ном воздействии субмикросекундной длительности. Эксперименталь ные результаты и анализ системы уравнений динамической термоуп ругости показывают необходимость учета эволюции теплового потока для адекватного описания термоупругой реакции теплопроводящих материалов.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРИЧИН ЧАНДЛЕРОВСКОГО КОЛЕБАНИЯ ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА ДВИЖЕНИЕМ ПОЛЮСА ЗЕМЛИ Л.В. Зотов (Москва) Восстановление возбуждающих функций из наблюдений за дви жением полюса Земли – некорректно поставленная задача. Основными компонентами движения полюса являются годовая и чандлеровская составляющие, выделяющиеся на фоне декадных и высокочастотных компонент. Чандлеровское колебание, достигающее 6 м по амплитуде, является резонансным и поддерживается входным воздействием (воз буждением), природа которого не до конца ясна. В работе предложено три способа восстановления возбуждения для чандлеровского колеба ния полюса: a) сингулярный спектральный анализ и фильтрация Вил сона, б) подбор методом наименьших квадратов годовой гармоники и регуляризация Тихонова, в) корректирующая фильтрация Пантелеева.

В результате обработки рядов наблюдений с 1846 г. из бюллетеня IERS EOP C01 получены согласованные между собой результаты.

В восстановленном чандлеровском возбуждении выявлена 18.6 летняя амплитудная модуляция, происходящая синхронно с увеличе нием продолжительности суток (LOD) (уменьшением скорости враще ния Земли) в цикле воздействия лунно-солнечного прилива. Данный период связан с прецессией узлов орбиты Луны, и его проявление в чандлеровском возбуждении говорит о существовании канала переда чи энергии. Исследуется роль океана и атмосферы как возможных по средников.

О КИНЕМАТИЧЕСКИ СОГЛАСОВАННЫХ МОДЕЛЯХ ТРЕНИЯ А.П. Иванов (Москва) Обсуждается взаимосвязь между локальным законом трения и функцией распределения нормальной нагрузки в динамике твердого тела с плоским основанием на шероховатой плоскости.

ЗУБЧАТАЯ БЕССТУПЕНЧАТО РЕГУЛИРУЕМАЯ ПЕРЕДАЧА К.С. Иванов (Алматы) В последнее время получила распространение и запатентована идея построения бесступенчато регулируемой передачи в виде зубча того дифференциала с двумя степенями свободы и замыкающего са морегулирующегося устройства. Согласно новой идее построения ме ханизма дифференциал с двумя степенями свободы содержит входное водило, выходное водило и размещенную между ними структурную группу с нулевой подвижностью в виде замкнутого контура из зубча тых колес. Связь на звенья дифференциала накладывает замыкающее саморегулирующееся устройство в виде гидротрансформатора. Однако замкнутый контур кинематической цепи зубчатого дифференциала сам по себе способен накладывать дополнительную связь на движение звеньев. Это свойство положено в основу патента Д. Харриса на само регулирующуюся передачу в виде зубчатого дифференциального ме ханизма. Запатентованные конструкции автора основаны также на ис пользовании в эксплуатационном режиме дополнительной связи. Во всех запатентованных конструкциях бесступенчато регулируемой пе редачи для передачи движения используется замкнутый контур. Одна ко описание взаимодействия параметров передачи выполнено без тео ретического обоснования возможности передачи движения в кинема тической цепи с двумя степенями свободы через замкнутый контур.

Попытки теоретического обоснования передачи движения предприни мались ранее, но они были не вполне корректны.

В работе приводится теоретическое обоснование появления сило вой адаптации в зубчатом механизме с двумя степенями свободы и одним входом, выполненное по последним работам автора.

МЕТОД ГРАНИЧНЫХ СОСТОЯНИЙ В КРАЕВЫХ ЗАДАЧАХ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ ДЛЯ АНИЗОТРОПНЫХ СРЕД Д.А. Иванычев (Липецк) Все разработанные к настоящему времени методы решения задач МДТТ имеют свои достоинства и недостатки. Метод граничных со стояний (МГС) является новым эффективным, компьютерно ориентированным методом решения краевых задач уравнений матема тической физики. Он обеспечивает возможность построения решения основных задач механики для тел разнообразных геометрических кон фигураций простыми средствами. Кроме этой особенности МГС имеет еще достоинство – он является общим.

Основу МГС составляют понятия пространств внутренних и гра ничных состояний, которые сопряжены гильбертовым изоморфизмом.

Изоморфизм позволяет отыскание внутреннего состояния свести к исследованию изоморфного ему граничного состояния. Далее прово дится ортогонализация. Искомое состояние раскладывается в ряд по элементам ортонормированного базиса. Суть задачи состоит в отыска нии коэффициентов этой линейной комбинации, то есть коэффициен тов Фурье.

Эффективность МГС в задачах статики изотропных тел определе на рядом присущих методу черт:

1) исходный базис пространства состояний строится для класса топо логически эквивалентных тел: ограниченных односвязных, неограни ченных односвязных, двусвязных и т.п.;

2) «тело в смысле МГС», под которым понимается ортонормирован ный базис внутренних состояний, строится однократно и может ис пользоваться для решения различных краевых задач: первой, второй, основных контактной и смешанной и др.;

3) граничные условия содержатся в результирующем граничном со стоянии, что служит основой проверки адекватности решения;

4) решение имеет аналитическую форму, что позволяет легко прово дить анализ и является базой для тестирования промежуточных ре зультатов счета.

Метод граничных состояний применен для решения задач теории анизотропной упругости. Данным методом решены плоские задачи статики для односвязной и двусвязной области, задачи изгиба анизо тропных пластин, обобщенная задача Сен-Венана, пространственные осесимметричные задачи для тел вращения.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ФОРМИРОВАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАНОСТРУКТУР А.М. Игошкин (Новосибирск) В данной работе рассматривается формирование нанослоя на по верхности подложки путем моделирования осаждения меди из газооб разной фазы методом молекулярной динамики, для которого в первую очередь необходим выбор подходящего потенциала взаимодействия. В нашем случае взаимодействия между атомами меди описывались мно гочастичным потенциалом Воутера, полученным в рамках метода вне дренного атома (Embedded atom method). Моделирование осаждения меди из газообразной фазы производилось с помощью метода прямого статистического моделирования с использованием выражений из ки нетической теории газов. При этом предполагалось, что координаты молекулы описываются равномерным распределением, а скорости – максвелловским. Температура подложки поддерживалась на постоян ном уровне путем введения диссипативного члена в уравнения движе ния атомов подложки.

Следующим этапом исследований является анализ механических свойств полученных структур. Для этого моделировалось одноосное растяжение-сжатие вдоль оси X (методом масштабирования) с посто янной скоростью деформации (10 м/с). При этом рассчитывались пол ное относительное удлинение структуры и напряжение на границе, рассчитанное по модели Коши. С помощью такого метода были иссле дованы структуры Cu/Cu(001), сформированные при температурах 30 К, 100 К, 300 К, 750 К, и бездефектный кристалл, состоящие из атомов.

На примере растяжения-сжатия структур, показано, что темпера тура подложки кардинально меняет механические характеристики по лученной системы. Изменяются модуль Юнга, пластический предел и даже качественное поведение в области пластических деформаций.

Это происходит за счет увеличения подвижности атомов при лате ральном движении и, как следствие, увеличения вероятности форми рования идеальной ГЦК-структуры.

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЙ И УПРАВЛЕНИЕ КОЛЕБАНИЯМИ НЕКОНСЕРВАТИВНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В.А. Кабельков, А.Н. Кабельков, В.В. Нефедов (Новочеркасск) Получены уравнения движения неконсервативных, нелинейно де формируемых сред, которые вариационными методами сведены к обыкновенным дифференциальным уравнениям. Предложена методи ка расчета критических параметров деформируемых конструкций, ос нованная на совместном решении уравнений «основного» состояния и линеаризованных уравнений возмущенного движения.

На основе метода эквивалентной линеаризации в сочетании с ите рационными методами разработаны методики определения амплитуд но-частотных характеристик: одно- и многочастотных автоколеба тельных режимов;

параметрически возбуждаемых колебаний;

взаимо действующих колебаний нелинейных систем при параметрическом резонансе. Предложена методика исследования устойчивости указан ных периодических режимов.

Модифицированный метод Ляпунова–Шмидта применен к расче ту автоколебаний нелинейных систем. Проведено сравнение эффек тивности этого метода и метода эквивалентной линеаризации. Пред ложена методика оптимального оценивания и активного управления линейными и нелинейными детерминированными системами. Эта ме тодика, основанная на вариационном принципе Эйлера, позволяет све сти задачу построения оптимального управления наблюдаемой конст рукцией к системе линейных дифференциальных уравнений. Она пре дусматривает наличие в уравнениях внешних воздействий и позволяет проводить их оценку.

Разработанные методы, алгоритмы и программы нашли примене ние при исследовании устойчивости и колебаний нелинейно деформи руемых конструкций (высотные сооружения, роботы-манипуляторы и др.) в широком диапазоне значений характеризующих их параметров;

построении систем активного управления колебаниями с целью их подавления или ограничения амплитуд.

ОБОБЩЕННЫЙ ЭНДОХРОННЫЙ ВАРИАНТ ТЕОРИИ НЕУПРУГОСТИ ТРУСДЕЛЛА–НОЛЛА, УЧИТЫВАЮЩИЙ БОЛЬШИЕ ДЕФОРМАЦИИ Ю.И. Кадашевич, Р.В. Пелюхов, С.П. Помыткин (Санкт-Петербург) В докладе обсуждаются предложения Трусделла–Нолла, Левитаса и Кадашевича по структуре определяющих соотношений, связываю щих напряжения и деформации, в теориях неупругости для больших деформаций. Предлагаются обобщения варианта Трусделла–Нолла, основанные на введении новых понятий меры удлинения и меры гра диента деформации. Предложения реализованы в рамках эндохронной теории неупругости для больших деформаций. На примере простого сдвига показываются оттенки предлагаемого подхода. Результаты со поставляются с ранее полученными данными по вычислению дефор маций и напряжений для простого сдвига.

СОПРОТИВЛЕНИЕ МНОГОСЛОЙНОГО ПОЛУПРОСТРАНСТВА С ОРТОТРОПНЫМИ СЛОЯМИ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКЕ Т.Д. Каримбаев, А.А. Луппов (Москва) В рамках обобщенного плоского деформированного состояния изучается поле напряжений и перемещений в кусочно-неоднородном полупространстве при действии сосредоточенной нагрузки, распреде ленной по линии. Для этого рассматривается слоистое полупростран ство, каждый k-ый слой которого является ортотропным. При переходе от слоя к слою свойства тела могут изменяться и являются постоян ными в пределах k-ого слоя.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.