Аналіз перехідних процесів в геометрично змінюваних конструкціях на основі методу скінченних елементів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ” Спеціальність 05.02.09 - Динаміка та міцність машин АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Аналіз перехідних процесів в геометрично змінюваних конструкціях на основі методу скінченних елементів Гардер Сергій Євгенійович Харків - 2002 Дисертацією є рукопис Робота виконана на кафедрі прикладної математики Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”, Міністерство освіти і науки України, м. Харків. Автореферат розісланий “19 “ грудня 2002 р. Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Бортовой В.В. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми Проектування нових конструкцій завжди має компромісний характер внаслідок багатьох суперечливих вимог до техніко-економічних показників. Значення математичних методів зростає при розробці дрібносерійної техніки, коли тривалість та висока вартість виготовлення зразка роблять неможливими проведення всебічних експериментальних досліджень. Альтернативою натурних досліджень є чисельні експерименти над математичною моделлю машини. Найбільш ефективним в таких умовах є метод скінченних елементів (МСЕ), який дозволяє побудувати математичну модель з високим ступенем адекватності обєкту дослідження і автоматизувати процес укладання відповідних рівнянь. Особливостями таких обєктів є поєднання складної просторової конструкції робочого органу, що змінює геометричну конфігурацію при взаємодії з низкою привідних механізмів, аперіодичність рухів, тривалість перехідних режимів роботи. Тема даної роботи є застосування МСЕ для вивчення перехідних процесів в просторових пружно-деформованих механічних системах змінюваної геометрії, тобто машин, у яких при роботі змінюється взаємне просторове розташування частин конструкції. Робота є розвитком науково-дослідних робіт проблемної лабораторії “Динаміка та міцність машин” у рамках теми 1.10.2.9 ”Коливання при детермінованому та випадковому навантажуванні складних вузлів машин та конструкцій та їх оптимізація” (постанова Президії АН УРСР), та госпдоговірних робіт “Розробка методики і створення програм для дослідження перехідних процесів в стріловій системі під час сумісної роботи механізмів портальних кранів” 1980-1982 рр., “Створення пакету прикладних програм для чисельного дослідження динаміки сумісних рухів портальних та мостових кранів з урахуванням податливості елементів конструкцій і для дослідження їх пружно-деформованого стану” 1983-1992 рр., виконаних на кафедрі систем та процесів управління; а також пов?язана з координованою Міністерством освіти та науки України держбюджетною темою “Створення і вдосконалення конструктивних засобів математики для комп’ютерного моделювання нелінійного деформування елементів тонкостінних конструкцій (шифр М901, № д./р. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: - отримана і досліджена система рівнянь руху довільного СЕ; - розвинута методика застосування МСЕ до обєктів зі змінюваною геометрією, яка дозволяє автоматизувати процес побудови системи диференційних рівнянь динаміки; - вперше побудована математична модель роботи портального крану з урахуванням податливості основних елементів конструкції, особливостей роботи привідних механізмів і вантажної підвіски; модель реалізована у вигляді пакета прикладних програм для ПЕОМ. На базі експериментів, виконаних виробничим обєднанням Ленподъемтрансмаш, проведений порівняльний аналіз чисельних розрахунків і експерименту.