Динамика намоточных и гибких связей, выполненных из упруговязкопластических материалов, при взаимодействии с рабочими органами механизмов машин - Автореферат

Излагается приложение теории распространения продольно-поперечных волн в упругих, упругопластических и упруговязкопластических гибких и намоточных связях к решению проблем, связанных с пространственным движением и с напряженным состоянием намоточных связей, с получением динамических диаграмм растяжения-деформации нитей и намоточных связей, со скольжением намоточных и гибких связей по поверхности твердого тела - модели рабочих органов машин. Сформулированы задачи, возникающие при изучении распространения волн в телах различной геометрической формы, а также задачи взаимодействия волн с границами раздела сред и отражения. Полученные результаты исследований по теории распространения волн в гибких нитях, установленные новые соотношения между параметрами движения нитей и намоточных связей могут быть использованы при проведении прикладных расчетов и численных экспериментов во многих областях техники. В первом подразделе (пункт 1.1.1) проведен обзор литературы, посвященной проблемам распространения продольных и поперечных волн, возникающих при динамических воздействиях на нити (на гибкие связи), в том числе при поперечном ударе телом, имеющим различные геометрические формы. В уравнениях (2.1)-(2.3): - время, - лагранжева координата, - координаты рассматриваемой точки нити в декартовой системе координат (), - натяжение, - относительная деформация, - составляющие массовой силы на оси соответственно, - углы, образованные между касательной к нити в данной точке и осями , - плотность недеформированной нити, - составляющие ускорения.Построена и апробирована рациональная методика исследования пространственного движения гибких нитей и намоточных связей, основанная на методе характеристик, позволившем исследовать параметры движения и свойства волн и разрывов, возникающих в гибких нитях и намоточных связях, материалы которых деформируются по нелинейным законам. В результате исследования пространственного движения линейных, нелинейно-упругих, вязкоупругих нитей и гибких намоточных связей определены дифференциальные условия на характеристиках, и получены функциональные связи между разрывами параметров движения. В зависимости от свойств материала и характера приложения динамических нагрузок в вязкоупругих нитях и намоточных связях показана возможность появления новой продольно-поперечной волны, обладающей как свойствами ранее известных продольной и поперечной волн, так и новыми свойствами. Детальное исследование дифференциальных условий и соотношений между скачками искомых функций, имеющих место на фронте продольно-поперечной волны, в последнем случае выявило совершенно новые формы по сравнению с ранее известными. Возникновение новой продольно-поперечной волны в вязких материалах связано со свойствами смешанной производной относительной деформации на фронте слабого разрыва.

1. Построена и апробирована рациональная методика исследования пространственного движения гибких нитей и намоточных связей, основанная на методе характеристик, позволившем исследовать параметры движения и свойства волн и разрывов, возникающих в гибких нитях и намоточных связях, материалы которых деформируются по нелинейным законам.

2. В результате исследования пространственного движения линейных, нелинейно-упругих, вязкоупругих нитей и гибких намоточных связей определены дифференциальные условия на характеристиках, и получены функциональные связи между разрывами параметров движения.

3. В зависимости от свойств материала и характера приложения динамических нагрузок в вязкоупругих нитях и намоточных связях показана возможность появления новой продольно-поперечной волны, обладающей как свойствами ранее известных продольной и поперечной волн, так и новыми свойствами. Детальное исследование дифференциальных условий и соотношений между скачками искомых функций, имеющих место на фронте продольно-поперечной волны, в последнем случае выявило совершенно новые формы по сравнению с ранее известными.

4. Возникновение новой продольно-поперечной волны в вязких материалах связано со свойствами смешанной производной относительной деформации на фронте слабого разрыва. Если на фронте слабого разрыва смешанной производной относительная деформация не имеет разрыва, то продольно-поперечная волна в вязких материалах совпадает с ранее известной поперечной волной. Если эта функция имеет разрыв, то она является новой продольно-поперечной волной.

5. Проведено исследование и численные эксперименты для задачи о поперечном ударе, когда диаграмма напряжения-деформации имеет излом. Показано, что при скорости распространения продольной пластической волны меньшей, чем скорость распространения упругой поперечной волны, в упругопластических нитях могут возникать новые поперечные пластические волны. Эти решения могут быть использованы для определения текущих координат участков нити с максимальными натяжениями, прогнозировать причины возникновения и формировать меры снижения максимальных натяжений, возникающих при поперечном ударе по заданной нити.

6. Построена математическая модель задачи скольжения упругопластических нитей по поверхности твердого тела - модели рабочего органа механизма машины. Исследован процесс многократного отражения волн от точки контакта и от концов нити конечной длины. Установлено, что напряженно-деформированное состояние на участках, расположенных за фронтами отраженной волны, существенно зависит от свойств контактирующих материалов и исходных условий задачи. В зависимости от условий задачи и в результате отражения прямой волны от точки контакта, деформация за фронтом отраженной волны может мгновенно (скачком) возрастать до удвоенного значения по сравнению с первоначальной величиной - величиной на фронте прямой волны. На основе этих результатов можно определить экстремальные участки, где возможны обрыв нити и остановка технологического процесса производства. На практике эти решения могут быть использованы при проведении прикладных расчетов и численных экспериментов во многих областях техники и как методики расчетов параметров движения гибких связей, а также для оптимизации конструкций узлов и режимов работы машин. Они служат научной базой для проектирования элементов конструкций, представляемых в виде жгутов, лент, тросов, канатов и других гибких связей.

I. Монографии

1. Бараев А., Махатова В.Е. Динамика гибких связей и стержневых систем с переменными характеристиками. Атырау: АИНГ, 2001. 126 с.

2. Бараев А. Вопросы теории распространения нелинейных волн в нитях и гибких связях. Алматы: Наш мир, 2006. 272 с.

3. Бараев А., Эргашов М., Дасибеков А. Натяжение, деформация и неровнота гибкой связи. Астана, 2008. 320 с.

II. Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Бараев А. Скольжение нерастяжимой гибкой нити по поверхности твердого тела // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений, 2009. № 3. С. 9-12.

2. Бараев А. Исследования влияния угла свивки на напряженно-деформированное состояние намоточной связи // Заводская лаборатория, 2009. № 10. С. 57-59.

3. Бараев А., Смирнов А.И. Исследование разрывов параметров движения в гибких связях // Вестник МЭИ, 2009. № 5. С. 24-28.

4. Бараев А., Смирнов А.И. Численные исследования волновых процессов упругопластических гибких связей при поперечном ударе // Вестник МЭИ, 2009. № 6. C. 18-23.

5. Бараев А. Исследование свойств волн, возникающих в вязко нелинейно-упругих намоточных связях при динамических нагрузках // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений, 2009. №4. C. 56-60.

6. Бараев А. Определение скорости спускаемого инструмента при различных видах тахограммы // Управление качеством в нефтегазовом комплексе, 2009. № 3. С. 57-60.

7. Бараев А. Исследования волновых процессов в намоточных гибких связях при динамических нагрузках // Технология машиностроения, 2009. № 10. С. 33-35.

8. Бараев А. Математические модели скольжения намоточных связей // Технология машиностроения, 2009. № 7. С. 38-41.

III. Материалы, доложенные на международных конференциях

1. Бараев А. О волнах, возникающих в намоточных связях при динамических нагрузках // Труды международной научно-практической конференции «Инженерные системы-2009». Том II. М., 2009. C. 390-397.

2. Бараев А. Исследование переходных процессов в талевых канатах при кратковременных интенсивных воздействиях // Материалы Международной конференции «Современные проблемы газовой и волновой динамики». М., 2009. С. 20-21.

3. Бараев А. Экспериментально-теоретическое определение коэффициента неровноты гибкой связи // Материалы Международной конференции по распространению упругих и упругопластических волн. Бишкек, 2009. C. 17-22.

4. Бараев А., Дасибеков А.Д., Културсинов Ж.К. О проблеме решения задачи скольжения гибкой связи по поверхности твердого тела // Международная научно-техническая конференция «Механика деформируемого твердого тела», посвященная 70-летию академика Т.Ш. Ширинкулова. Самарканд, 2007. С. 78-81.

5. Бараев А., Мардонов Б. К вопросу баллонирования нити при наматывании и сматывании // Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции по распространению упругих и неупругих волн. Ташкент: НИИМ и СС АН УЗССР, 1979. С. 24-27.

6. Ergashov M., Mardonov B., Baraev A., Mankovsky Yu. Numerical Simulation of transition Processes in Winding Ties // International Conferences on computational engineering science. Hong Kong, 1992. 5 с.

7. Бараев А. К исследованию волновых процессов, возникающих при поперечном ударе по упругопластической нити // Материалы Республиканской научной конференции «Механика и ее применение». Ташкент: ТАШГУ, 1993. С. 34-37.

8. Бараев А. Ударное взаимодействие прямоугольного тела (бруса) конечной массы с натянутой нитью конечной длины // Тезисы докладов Четвертой Международной научно-практической конференции «Системный анализ, моделирование и управление сложными процессами и объектами (Системный анализ-94)». Ташкент: ТАШГТУ, 1994. С. 49-50.

9. Бараев А. Упругопластические волны в гибкой нити при поперечном ударе прямоугольным брусом // Материалы Республиканской конференции, посвященной 85-летию академика Х.А. Рахматулина и 70-летию член-корр. АН РУЗ Д.Ф. Файзуллаева. Ташкент: ИМ и ССО АН Р Уз, 1994. С. 15-18.

10. Бараев А. О стационарной волне, возникающей при поперечном ударе по нити, имеющей эффект запаздывания текучести // Тезисы докладов научно-теоретической конференции, посвященной 90-летию академика Х.А. Рахматулина. Ташкент: НИИМ и СС АН РУЗ, 1999. С. 20-21.

11. Бараев А., Амраева И. Исследование дифференциальных уравнений пространственного движения вязкоупругой нити // Материалы Международной научно-практической конференции «Индустриально-инновационное развитие - основа устойчивой экономики Казахстана». Университет Дружбы народов Казахстана. Шымкент, 2006. С. 167-171.

12. Бараев А., Махатова В.Е. Динамика плоской натянутой струны с учетом сопротивления на изгиб // В трудах Международной научно-технической конференции «Современные проблемы геофизики, геологии, освоения переработки и использования углеводородного сырья Западного Казахстана». Атырау, 2000. С. 24-31.

13. Бараев А., Мардонов Б. Об одном аналитическом методе решения задачи о распространении нелинейных волн деформации в нитях // Сборник тезисов Международной конференции, посвященной 75-летию академика АН РУЗ Х.Х. Усманходжаева «Решение проблемных вопросов теории механизмов и машин». Фергана, 1994. С. 35-38.

14. Бараев А., Културсинов Ж.К., Юнусов А.А. Влияние внешнего фактора на скольжение гибких связей // Материалы международной научно-методической конференции «Актуальные проблемы образования, науки и производства - 2008». Т. 1. Шымкент, 2008. С. 145-149.

IV. Публикации в научных журналах и трудах

1. Амраева И.И., Бараев А. Методика расчета натяжения нерастяжимой нити, движущейся по поверхности трех рабочих органов текстильной машины // Проблемы текстиля. 2005. № 3. С. 85-92.

2. Бараев А. Поперечный удар по упругой, упругопластической нити клином с произвольным углом раствора // Научные труды ТАШГУ. Серия «Механика». Вып. 422. Ташкент, 1972. С. 12-16.

3. Бараев А. Влияние запаздывания текучести на распространение упругопластических волн при поперечном ударе // ДАН УЗССР. 1977. № 12. С. 9-10.

4. Бараев А. Влияние запаздывания текучести на распространение упругопластических волн при поперечном ударе клином с достаточно большим углом раствора // Сборник научных трудов ТАШГУ. Серия «Механика и прикладная математика». 1979. № 558. С. 42-46.

5. Бараев А. О динамических соотношениях на фронтах продольных и поперечных волн слабого разрыва // Сборник научных трудов ТАШГТУ «Аналитические методы исследования дифференциальных уравнений и их приложения». Ташкент: ТАШГТУ, 1995. С. 67-72.

6. Бараев А. Распространение упругопластических волн в нити // Научный мир Казахстана. 2005. № 1. С. 165-170.

7. Бараев А., Амраева И.И. Влияние пластических свойств материала нити на процессы распространения волн при поперечном ударе // Научный журнал Украины «Наука и образование». 2005. № 1. С. 21-24.

8. Бараев А., Мардонов Б., Осмонкулов Д. К определению зоны отрыва балки бесконечной длины от основания при действии на нее сосредоточенных сил // Труды кафедры «Газовая и волновая динамика» МГУ. Вып. 1. М., 1979. С. 108-109.

9. Бараев А., Мардонов Б. О напряженно-деформированном состоянии нити в процессе кручения и наматывания // Сборник научных трудов ТАШГУ «Прикладная математика и механика». Ташкент, 1980, С. 129-133.

10. Бараев А., Эргашов М. Поперечный удар по вязкоупругой балке с геометрическими и физическими нелинейными характеристиками // Сбор ник научных трудов «Математическое моделирование и численные методы решения задач прикладной математики». Ташкент, 1992. С. 32-36.

11. Бараев А., Эргашов М. Определение натяжения растяжимого ремня передаточного механизма // Проблемы текстиля. 2005. № 2. С. 78-83.

12. Бараев А. Распространение упругопластических волн в нити // Научный мир Казахстана. 2005. № 1. С. 165-170.

Размещено на .ru