Journal articles on the topic 'Частота власних коливань'

Розроблено методику описання амплітудно-частотної характеристики динамічного гасника коливань, який є пружною консольною балкою із системою зосереджених мас. Математичною моделлю коливань такої системи є крайова задача із дискретною правою частиною. Використовуючи властивості системи власних функцій, які описують форми власних коливань вказаного тіла без зосереджених мас, методом регуляризації отримано аналітичні співвідношення, які описують амплітудо-частотну характеристику такого гасника коливань. Встановлено, зокрема, що його частота власних коливань приймає менші значення для: більших величин зосереджених мас, ближчого їх розміщення до кінця пружного тіла та більшої його довжини. Отримані співвідношення можуть бути базовими для налаштування вказаного типу гасників коливань з метою максимального виконання ними функціональних завдань. Ефективність застосування динамічних гасників коливань (ДГК) для гасіння коливань встановленого у транспортному засобі чутливого елемента залежить від багатьох чинників: способів і місця кріплення до підресореної частини транспортного засобу, його розмірів та ваги, матеріалу та його компоновки та ін. Сукупно зазначені чинники впливають на основні характеристики власних і вимушених його коливань, а відтак – на частину енергії, яку отримує ДГК від чутливого елемента, зумовлену рухом транспортного засобу вздовж пересіченої місцевості. Із фізичних міркувань остання значною мірою залежить від співвідношення між частотами власних коливань ДГК, чутливого елемента та підресореної частини. Отримано математичну модель ДГК, яка відповідає консольно закріпленій балці. Способом регуляризації дискретних зовнішніх сил отримано спектр власних частот ДГК, який враховує всі основні його характеристики: пружні властивості балки, її довжину, величину зосередженої маси. З використанням зазначеного вище отримано системи диференціальних рівнянь кутових коливань механічної системи підресореної частини транспортного засобу – чутливий елемент – ДГК. Програмна реалізація її дає змогу: визначити місце закріплення динамічних гасників коливань на турелі; визначити оптимальну масу динамічних гасників коливань; розрахувати оптимальні частоти власних коливань динамічних гасників коливань, закріплених на чутливому елементі, під час дії сили при навантаженні в русі транспортного засобу по пересіченій місцевості. Здійснено дослідження взаємодії турелі з динамічними гасниками коливань та обґрунтовано спосіб їх оптимального налаштування для уникнення явищ, близьких до резонансних.

Мета. В роботі розглянуто напрями та розробки що направлені на підвищення продуктивності процесу буріння, зниження енерговитрат і підвищення надійності обладнання, в першу чергу інструменту. Так розглянуто застосування гідравлічних бурових установок, що дозволяють: знизити в 1,5...1,8 рази масу бурової установки, скоротити в 1,5 рази час спускопідімальні операції; забезпечити підвищення швидкості буріння в 1,3...2 рази, знизити час на нарощування бурильних труб в 2,5 рази, скоротити час на монтаж і демонтаж установки в 2...5 разів. Дослідження процесу руйнування гірської породи показали, що вплив ПАР на гірську породу викликає її разупрочнення і покращує умови її руйнування. Застосування добавок ДБ збільшує швидкість обертального буріння на 25 – 30 % і глибину проходки до його затуплення на 20 – 25 %. Результати дослідно-промислових випробувань показали, що використання добавок піноутворювача ДБ в промивної рідини при обертальному бурінні економічно доцільно.Методика. Роботи по розробці теоретичних моделей руйнування [8] шляхом математичного моделювання дозволяють розрахувати нелінійні безрозмірні залежності; частот і амплітуд поперечних власних коливань бурового ставу як від параметрів обертання ставу, так і від зовнішніх факторів. Спираючись на теорію подібності та аналізу розмірностей це дозволяє вивчити вплив параметрів не окремо, а в комплексі, що зменшує обсяг досліджень до 2-х раз.Результати. Системи гасіння поперечних коливань НСП, ефективність, якої перевіряється розрахунками і моделюється за допомогою SolidWorks, що виключає флатер бурового інструменту. Проводяться розробки моделей верстатів шарошкового буріння, які дозволяють виробнику верстатів вибирати раціональні параметри систем гасіння поперечних коливань бурових ставів, проект верстата використаний для розробки робочої документації діючої моделі.Наукова новизна. Встановлено залежність появи флатера бурового інструменту внаслідок збігу частоти його обертання з власною частотою поперечних коливань бурового ставу, на буровому ставі, який складається з 3-х восьмиметрових штанг, флатер з'являється на I частоті обертів 30 хв-1, а на буровому ставі, що складається з 2-х восьмиметрових штанг – на частоті I оборотів 113 хв-1.Встановлено шляхом математичного моделювання нелінійні безрозмірні залежності; частот і амплітуд поперечних власних коливань бурового ставу як від параметрів обертання ставу, так і від зовнішніх факторів. Спираючись на теорію подібності та аналізу розмірностей це дозволяє вивчити вплив параметрів не окремо, а в комплексі, що зменшує обсяг досліджень до 2-х раз.У теоретичному аналізі ефективності амортизаторів згинальних коливань - АІК, встановлено, що вони дозволяють значно (в 6 разів) зменшити поперечні коливання бурового става до 26 мм, однак не виключають появу флатера бурового інструменту, тому обгрунтован вибір більш ефективної системи виброгашення з накладними легкими напівмуфтами (НСП).Практична цінність. Розробка систем гасіння поперечних коливань НСП, ефективність, яких перевіряється розрахунками і моделюється за допомогою SolidWorks, що виключає флатер бурового інструменту. Проведення розробки моделей верстатів шарошечного буріння, які дозволяють виробнику верстатів вибирати раціональні параметри систем гасіння поперечних коливань бурових ставів, проект верстата використано для розробки робочої документації діючої моделі.Проведення робот по зниженню енергоємності та підвищення продуктивності при бурінні свердловин, також виготовлення установок для глибокого буріння на машинобудівних заводах країни і оснащувати їх власними комплектуючими виробами.Наукове і інженерне забезпечення виконується Національним технічним університетом «Дніпровська політехніка», також роботи проводяться в Українському державному науково-дослідному геологорозвідувальному інституті (УкрГНІГРІ), Івано-Франківському державному університеті нафти і газу (ІФГУНГ). Проектно-конструкторські роботи виконуються в ДКБ "Південне", Полтавському відділенні УкрГНІГРІ, ПКТИ АТ "Дніпроважмаш", КБ АТ "Сумський машинобудівний завод".

Досліджено одну з динамічних характеристик міцності – частоту власних коливань підпірної стінки, що складається з двох ортотропних циліндричних оболонок, контактуючих з неоднорідним в'язкопружним грунтом і посилених дискретно розподіленими кільцевими стрижнями. Використовуючи варіаційний принцип Гамільтона – -Остроградського для знаходження частот коливань підпірних стінок побудовано частотне рівняння, знайдені його корені і вивчен вплив фізичних та геометричних параметрів, що характеризують систему. В якості контактних умов прийнято урахування спільної роботи на лінії контакту двох циліндричних оболонок.

У статті проаналізовані методи оцінки плавності руху автомобільної техніки. Запропонований метод визначення плавності руху автомобіля частотним методом. Динамічна модель вільних коливань автомобіля дозволяє визначити чотири частоти власних коливань при його повній та спорядженій масі. Нижчу частоту власних коливань рекомендується використати для оцінки плавності руху бронеавтомобіля. Розрахунки виконані для бронеавтомобіля БРДМ-2Л1. Результати випробувань підтвердили дієвість запропонованого методу.

Проведеними експериментальними дослідженнями було встановлено, що вібрація має акустичну природу. Доведено, що у якості чутливого елементу системи діагностування можливо використати спрямований мікрофон ЕМ-8800 та регістратор акустичного шуму шумоміра 1 класу Robotron 00023. Завдяки цьому стале можливим отримати амплітудно-частотну характеристику на усьому чутному звуковому діапазоні від 100 Гц до 20 кГц. Експериментальними дослідженнями підтверджено, що спрямований мікрофон EM-8800 має широкий динамічний діапазон вимірюваного сигналу в 70 дБ і високий граничний рівень звукового тиску в 150 дБ. Це приводить до того, що при діагностуванні клапанного механізму двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ), який генерує сигнали вібрації з широкосмуговим спектром і що має значну спектральну щільність, потрібні значення частоти дискретизації 32 кГц і більше. Завдяки цьому стале можливим отримати частоту власних коливань випускного клапану – 4630,12 Гц. Зокрема встановлено, що високі значення частоти дискретизації забезпечують точнішу передачу форми сигналу. Це дозволяє стверджувати про практичну привабливість запропонованих технологічних рішень.

Здійснено огляд останніх досліджень у сфері вібраційної сепарації сипкої сировини. Виявлено, що на продуктивність процесу сепарації впливають не тільки конструкційні характеристики вібраційного сепаратора, зокрема довжина, кут нахилу та ємність робочого корпуса, але й динамічні процеси, які відбуваються у сипкій сировині у процесі сепарації. Ефективність процесу сепарації істотно залежить від взаємовпливу швидкості завантаження, руху сипкої сировини вздовж сита вібраційного сепаратора та її амплітудо-частотних характеристик. На підставі здійсненого огляду встановлено актуальність подальшого дослідження цих параметрів. Використовуючи методи нелінійної механіки, побудовано математичну модель руху шару сипкої сировини по ситу вібраційного сепаратора. При цьому шар сировини моделюється пружною балкою, яка контактує пружно, жорстко або як шарнірно закріплена зі стінками робочого контейнера. Отримано графічні залежності впливу швидкості руху шару сипкої сировини на амплітуду та частоту її коливань. Отримані математична модель та графічні залежності показують, що значне збільшення швидкості руху сипкої сировини вздовж сита призводить до спадання амплітуди та незначного зростання частоти коливань шару завантаженої сировини. Аналогічно і сталі складові швидкостей впливають на збільшення власної частоти коливань сипкої сировини, що відповідно погіршує ефективність проходження частинок крізь сито сепаратора. Невеликі швидкості руху шару сипкої сировини призводять до зростання амплітуди коливання та зменшення частоти коливання, що сприяє підвищенню прохідності частинок сировини та збільшенню продуктивності процесу сепарації. Отримані дослідження дають змогу покращити ефективність процесу сепарування, регулювати процеси, які відбуваються у сипкій сировині та підвищити швидкість її проходження крізь отвори сита. Побудована математична модель може слугувати основою для подальших досліджень зміни фізико-механічних характеристик сипкої сировини на її динамічні показники в процесі вібраційної сепарації.

У лінійній постановці отримано і досліджено частотне рівняння власних коливань пластини, яка горизонтально розділяє двошарову ідеальну рідину з вільною поверхнею в прямокутному каналі. Контури пластини можуть мати довільні закріплення. Спільні коливання пружної пластини і двошарової рідини з вільною поверхнею моделюються з допомогою системи інтегро-диференціальних рівнянь. Для затиснених контурів пластини отримано єдину форму частотного рівняння як для симетричних, так і несиметричних спільних коливань пластини і рідини. Розглянуто граничні випадки виродження пластини в мембрану та її відсутність. Показано, що при глибині верхньої рідини більшої ширини каналу впливом вільної поверхні на частотний спектр можна нехтувати. Уточнено умови стійкості спільних коливань пластини і рідини з вільною поверхнею для таких трьох випадків, як відсутність розтягувальних зусиль у пластині, виродження пластини в мембрану і випадок рідин з однаковою щільністю за умов дії на пластину стискальних зусиль. Показано, що в першому випадку наближені значення умов стійкості занижено для несиметричних частот у 1,050 разів, а для симетричних – у 1,075 разів. У випадку мембрани наближені значення занижено для несиметричних частот у 1,251 раз, а для симетричних – у 1,222 рази. У третьому випадку наближені значення занижено для несиметричних частот у 1,002 рази, а для симетричних – у 1,010 разів. Таким чином, для пластини наближені значення умов стійкості з достатньою для практики точністю збігаються з точними, а у разі мембрани для наближених обчислень слід ураховувати більше двох членів ряду. На підставі проведених досліджень і результатів попередніх робіт можна стверджувати, що наближені й точні умови стійкості спільних коливань пластини і двошарової рідини не залежать від наявності вільної поверхні, її відсутності і навіть від наявності пружної пластини на вільній поверхні верхньої рідини.

В роботі, базуючись на отриманих раніше результатах модального аналізу вільних поперечних коливань горизонтально орієнтованої циліндричної оболонки, яка підсилена зсередини стрингерами, виконано оцінку впливу частот і форм власних коливань на напружено-деформований стан для великого числа мод. Для визначення значень напружень при виникненні власних поперечних коливань застосовували метод скінченних елементів. Скінченноелементну модель тонкостінного підсиленого циліндра створювали в декартовій системі координат. Початок координат розміщений у центрі торця циліндра, у площині YZ. Побудову циліндра виконували вздовж осі X. Для побудови скінченно-елементної моделі оболонки використовували чотиривузловий елемент SHELL181, що характеризується шістьма ступенями свободи в кожному із вузлів. При скінченно-елементному моделюванні стрингерів використали лінійний двовузловий просторовий балко-вий елемент BEAM 188 з шістьма ступенями свободи у кожному вузлі. Дані елементи придатні для лінійних, а також нелінійних задач з великими поворотами і (або) великими деформаціями. Геометричні параметри скінченоелементної моделі аналогічні І ступені ракети-носія, відповідно довжина циліндра – 6,3 м, діаметр – 1,8 м, товщина стінки – 0,0015 м. Для підсилення моделі використовували стрингери ПР109-4 і ПР109-12, які розташовували на внутрішній поверхні оболонки симетрично та з постійним кроком, відпо-відно до реальної конструкції. Оболонці та стрингерам надано фізико-механічні характеристики, прита-манні матеріалу Д16АТ, зокрема модуль Юнга E = 7.2´105 МПа; коефіцієнт Пуассона n = 0,3; ρ= 2,7.104 Н/м3. Досліджували характер зміни напружень при збільшенні частот власних коливань та визначали особливості розподілу. Визначали числові значення нормальних і дотичних напружень. Встановлено, що зі збільшенням частоти власних коливань відбувається зниження нормальних та дотичних напружень. Виявлено криволінійну характерність зміни напружень. Показано, що при другій формі коливань значення напружень внаслідок осесиметричності оболонки аналогічні першій формі. Обчислені значення дотичних напружень перевищують границю плинності матеріалу Д16АТ.

Розглянуто задачу про вільні коливання в умовах плоскої осесиметричної деформації пружного багатошарового кільця, у якому довільним чином чергуються як однорідні шари, так і шари, модулі пружності та густини яких неперервно змінюються у радіальному напрямі. Запропонований алгоритм визначення власних частот і форм коливань ґрунтується на застосуванні функцій жорсткості, для побудови яких розроблено рекурентні співвідношення. Нормовані розв’язки рівнянь теорії пружності в області кільця з довільною неперервною неоднорідністю одержано як результати числового розв’язання двох задач Коші

Актуальність теми дослідження. Редуктори авіаційної техніки зазнають у польоті багаточастотне вібраційне навантаження в результаті численних взаємодій зубчастих коліс різних ступенів із різними швидкостями їх обертання. Зубчасті колеса в експлуатації редукторів, зокрема вертольотів, зазнають багатокомпонентне різночастотне навантаження при основній частоті від обертання колеса в декілька тисяч обертів за хвилину. Існуючі вібрації можуть породжувати коливання дисків зубчастих коліс, що призводить до виникнення багатоциклової втоми і швидкого вичерпання дисками їх довговічності. Постановка проблеми. Виявлення можливості збільшення ресурсів зубчастих передач, зокрема головного, проміжного і хвостового редукторів вертольотів Ми-8 та їх модифікацій. Аналіз останніх досліджень і публікацій. У розкиданих по різних публікаціях, у тому числі закритих, розрізнених відомостях про вібраційний стан зубчастих передач авіаційних редукторів не приділено належної уваги до комплексного розгляду різних типів коливань, що супроводжують їх експлуатацію, до питань зв’язку між коливальними процесами в редукторах і станом їхніх деталей. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Крутильні, параметричні та згинальні коливання, що невідворотно супроводжують експлуатацію зубчастих передач авіаційних, зокрема, вертольотних редукторів і шляхи підвищення їхньої вібраційної міцності. Мета статті. Розглянути коливальні процеси в зубчастих передачах авіаційних редукторів та шляхи їх подолання. Виклад основного матеріалу. Розглянуті крутильні, параметричні резонансні та згинальні коливання зубчастих передач редукторів, частоти власних коливань та їх форми, вплив коефіцієнтів перекриття, характеристики вібрацій редуктора та шляхи підвищення їх вібраційної міцності. Висновок відповідно до статті. Особливо небезпечні підвищені динамічні навантаження в зачепленні, зумовлені резонансними крутильними і параметричними коливаннями зубчастих приводів. Наявний позитивний досвід експлуатації циліндричних і конічних зубчастих коліс свідчить про перспективність застосування розглянутих методів підвищення вібраційної міцності зубчастих передач авіаційних редукторів.

Викладено результати розрахунку параметрів власних коливань артилерійського ствола на основі розрахункової моделі товстостінної оболонки змінної товщини. Авторами запропоновано методику, що дозволяє уточнити розрахункові значення частот і форм власних коливань ствола та визначити для нього найбільш раціональну форму щодо зниження розкиду фаз коливань у момент вильоту снаряда.

У роботі розглянуто питання формування пружно-демпфуючих характеристик підвіски зразків колісної військової автомобільної техніки (ВАТ) з умов захисту екіпажу від динамічних навантажень при русі бездоріжжям. Побудовано фізичну модель для дослідження поперечно-кутових коливань зразка колісної ВАТ із нелінійною силовою характеристикою системи підресорення(СП). Для неї побудовано математичну модель поперечно-кутових коливань підресореної частини (ПЧ) під час руху зразка ВАТ вздовж шляху із нерівностями. На базі її аналітичного розв’язку отримано залежність частоти власних поперечно-кутових коливань від амплітуди за різних параметрів, що характеризують пружну силу амортизаторів. Досліджено вплив всієї множини параметрів підвіски зразка ВАТ, а також профілю нерівностей шляху на динаміку ПЧ за різних швидкостей руху. Зокрема встановлено, що для зразків ВАТ із прогресивною характеристикою СП за більших значень величин статичної деформації пружних амортизаторів амплітуда виходу із наступної нерівності є дещо більшою ніж із попередньої. Також за більших величин швидкостей руху вздовж шляху із нерівностями амплітуда поперечно-кутових коливань є меншою. Крім того за однакових швидкостей руху та статичних деформацій пружних амортизаторів амплітуда виходу із нерівності за прогресивної характеристики пружних амортизаторів є дещо меншою, як для регресивної.Ключові слова: бездоріжжя, коливання і вібрації, підвіска автомобіля, колісна ВАТ, поперечно-кутові коливання.

Важливою особливістю роботи теплообмінників з киплячою рідиною є можливість виникнення в каналах охолодження високочастотних пульсацій тиску (термоакустичні явища). В роботі аналізуються умови виникнення термоакустичних явищ в каналах системи охолодження теплонавантажених пристроїв. Стверджується, що у порівнянні з кипінням з насиченим потоком, кипіння з переохолодженням має більш високу ефективність теплопередачі і кращі характеристики тепловіддавання. Внаслідок високих теплових потоків на поверхні охолодження та при великих недогрівах ядра потоку рідини до температури насичення виникає поверхневе кипіння теплоносія. Визначено, що в таких умовах можливо виникнення високочастотних пульсацій акустичного тиску. Встановлено, що виникнення термоакустичних коливань здатне привести до утворення стоячої хвилі в каналі. Бульбашки киплячої рідини, які розподілені по поверхні труби, можна розглядати в якості гармонійних осциляторів. Представлено математичну модель, що описує генерацію термоакустичних коливань в каналі охолодження. Припущеннями математичної моделі є одномірний рух теплоносія і синусоїдальний закон зміни об’єму парових бульбашок. Вважається, що коливання з високою амплітудою виникають внаслідок резонансу, що спостерігається при збігу частоти вимушених коливань парових бульбашок з власною частотою коливань парорідинного стовпа або їх гармоніками. Розроблена методика розрахунку амплітуди термоакустичних коливань тиску в залежності від щільності теплового потоку. Проведення обчислювального експерименту показало, що без урахування дисипативних явищ визначити значення амплітуди коливань в резонансній області неможливо. Представлена методика пропонується до використання при проектуванні систем рідинного охолодження теплонавантажених приладів, для яких режими охолодження припускають істотний недогрів теплоносія до температури насичення та за умов виникнення поверхневого кипіння

Дана стаття присвячена вивченню нелінійної математичної моделі динаміки гусеничного транспортного засобу. При моделюванні коливань корпусу гусеничного транспортного засобу на базі лінійних та квазілінійних (лінеаризованих) моделей характеристики відновлюючої сили пружних елементів із достатнім степенем точності відображають коливання корпусу для невеликих деформацій торс іонів, тобто руху бойової гусеничної машини пересіченою місцевістю із відносно невеликими нерівностями. Для значних їх деформацій побудовані відповідні розрахункові моделі не в повній мірі відображають динамічний процес руху. Використання нових матеріалів при виробництві торсионів із динамічними пружними властивостями потребують уточненого підходу до побудови нелінійних математичних моделей динаміки руху зразків бронетанкового озброєння та їх базових машин. При побудові математичної моделі було розглянуто тільки вертикальні коливання корпусу гусеничного транспортного засобу під впливом на нього нелінійної пружної сили торсіонів, яка залежить від деформації всіх торсионів та швидкості їх реакції. Основні характеристики коливань корпусу було визначено в залежності від співвідношень між величинами нелінійної відновлюючої сили і росту амплітуди коливань. При побудові математичної моделі вважалось, що технічна характеристика демпферних пристроїв системи підресорювання бойової машини залежить від швидкості переміщення корпусу. Результати показують, що із ростом амплітуди коливань власна частота може зростати, спадати і навіть залишатись сталою, що безумовно необхідно враховувати при проектуванні систем підресорювання нових або модернізації існуючих гусеничних бойових машин,тому що закладені раціональні технічні рішення у їх підвіску призведе до зменшення впливу пересіченої місцевості на корпус, захисту особового складу, вантажів та спорядження від надмірних навантажень.

Розроблений підхід до досліджень багатомірних нелінійних квазіконсерватичних систем під дією стохастичних збурень, у спектрі яких відсутні частоти, що співпадають з власними частотами. Підінтегральні функції рішень таких систем, у яких практично відсутні дисипативні сили (тертя), мають полюси, що визначаються власними частотами і лежать на дійсній осі комплексної змінної. У цих точках підінтегральна функція втрачає аналітичність. Невласні інтеграли від таких функцій мають обмежені величини лише в особливих випадках, які розглядаються у статті. На прикладі нелінійної системи диференційних рівнянь руху чутливого елементу гірокомпасу отримані формули дисперсії вимушених коливань від лінійних стохастичних збурень та математичні очікування девіації від нелінійної правої частини системи.

У представленій статті авторами наведено результати обстеження та обмірів конструктивних елементів конвеєрної галереї, в якій планується реконструкція конвеєрного обладнання, з урахуванням експлуатаційних пошкоджень. Також наведено розрахунок зусиль, що виникають в конструктивних елементах конвеєрної галереї, перевірку поперечних перерізів згаданих елементів, а також можливість виникнення резонансу з урахуванням експлуатаційних пошкоджень та реконструкції конвеєрного обладнання.Виконано: комп’ютерне моделювання будівельних конструкцій конвеєрної галереї за даними обмірів, виконаних під час обстеження, та проектної документації; збір навантажень від власної ваги будівельних конструкцій, від атмосферних явищ, з урахуванням кліматичної зони, в якій вони розташовані, та від динамічного впливу після реконструкції конвеєрного обладнання. Розрахунки виконані в програмно-обчислювальному комплексі «Structure CAD» відповідно до поставленої мети.Визначено: зусилля в конструктивних елементах конвеєрної галереї, що виникають при діючих навантаженнях, а також частоти власних коливань галереї та середню частоту динамічного збурення від конвеєра після його реконструкції.Перевірено: достатність поперечних перерізів конструктивних елементів конвеєрної галереї при діючих навантаженнях та можливість виникнення резонансних явищ після реконструкції конвеєрного обладнання. За результатами розрахунків авторами представленої статті надані деякі рекомендації щодо зниження вібраційних навантажень в конструктивних елементах конвеєрної галереї при збільшенні швидкості стрічки конвеєра.

В роботі, при використанні методу Релея, вирахувано частоти власних коливань колон змінного поперечного перерізу. Колони складені з двох частин, кожна з яких має вигляд суцільного або пустотілого нелінійного чи прямолінійного зрізаного конуса. Розрахунки виконано в середовищі MATHEMATICA i ANSYS. Вказано на суттєве співпадіння отриманих результатів.

Теоретично обґрунтовано та на прикладі ітрієвого ферит-гранату експериментально доведено, що у феро- й ферімагнітних кристалах, які вміщені у стале підмагнічуюче і додаткове змінне магнітні поля, за рахунок магнітострикційних явищ виникають додаткові зміни змінної складової намагніченості в околі частот змінного поля, близьких до резонансних частот власних магнітомеханічних коливань кристала. Показано, що ці зміни можуть бути виявлені шляхом вимірювання змінної складової повороту площини поляризації світла, яке проходить крізь кристал. Запропоновано методику визначення матеріальних констант кристала.

Гараненко Т. Р. Розробка конструкторсько-технологічних рішень виготовлення порожнистої лопатки з титанових сплавів // Обробка матеріалів тиском. – 2019. – № 2 (49). - C. 128-135. Основною задачею удосконалення вентиляторних лопаток є зниження маси пера лопатки за рахунок конструктивно - технологічних рішень при збереженні експлуатаційних параметрів (властивостей статичної та динамічної міцності). Розроблений класифікатор є основою для вибору конструктивно-технологічних рішень при проектуванні лопатки. Кожен з класів має свої різновидності форм та елементів конструкції. Найбільш перспективним по масовій ефективності є лопатки 4 класу. Одним важливим питанням при створенні конструкції порожнистої лопатки це забезпечення міцності. Створення математичної моделі порожнистої лопатки з гофрою виконувалося в системі розрахункового комплексу ANSYS. Був аналітично проведений порівняльний аналіз з моделлю вентиляційної лопатки конкретного профілю, що знаходиться в льотній експлуатації. Отримані результати були прийняті в якості критерію при проведені подальшого чисельного моделювання. Аналіз показав, що рівень напружень в моделі порожнистої лопатки від прикладених навантажень нижче, ніж в суцільній робочій лопатки вентилятора. Виконаний модальний аналіз моделі пера порожнистої лопатки визначив форми і частоти власних коливань. Величини частот низькі і забезпечують відсутність резонансу в робочому діапазоні частот обертання ротора. На основі розрахунків була вибрана конструкція порожнистої лопатки. Відпрацювання технології отримання типового перерізу ґрунтується на отриманні порожнистої лопатки обмеженої довжини експериментально. Запропоновано структура технологічного процесу виготовлення порожнистих лопаток. Спроектовано пристрій призначений для дослідження деформування елементів порожнистої лопатки.

У статті проаналізовані технології виготовлення маложорстких деталей в умовах одиничного і дрібносерійного виробництв. Підвищення ефективності та продуктивності технології віброобробки, яка належить до групи штучно стиральних операцій сприяє поліпшенню експлуатаційних властивостей маложорстких деталей, часткового або повного усунення прігіночних робіт, можливості інтенсифікації режимів різання на наступних механічних операціях. Це, своєю чергою, знижує трудомісткість виготовлення деталей і складання машин, збільшує їх надійність. Розроблені методи управління процесом віброобробки та діагностики напружено-деформованого стану матеріалу при віброобробці, що враховують зміни значень власних частот на перших трьох формах коливань, що передбачають корекцію розташування щодо деталі точок прикладання впливу та опор, а також враховують зміни температурного поля деталі в процесі дії вібрації.

Метою цієї роботи є побудова математичної моделі трубного зварного з'єднання, що враховує вплив взаємодії окремих частинок в обсязі матеріалу, з метою визначення залишкових напружень в зразку, до якого застосовано вібраційний вплив в процесі зварювання, а також оптимального часу вібраційного впливу при зварюванні трубної заготовки. Сутність запропонованого способу вібраційної обробки стосовно до зварювання полягає в повідомленні трубній заготовці, що оброблюється вібраційних хвиль в процесі зварювання, запобігаючи таким чином формування залишкових напружень у зварному шві і біляшовній зоні. Виникаючі при зварюванні напруги і деформації в достатній мірі вивчені; на дану тему існує безліч робіт дослідників, в яких були розкриті причини виникнення, класифікації зварювальних напруг і деформацій, методи їх визначення та способи запобігання. З метою запобігання формуванню залишкових напружень в зварному шві і біляшовній зоні запропоновано використання вібраційної обробки трубної заготовки в процесі зварювання. Побудовано математичну модель вібраційної обробки зварного шва і формула для знаходження часу вібраційної обробки, що враховує вплив взаємодії окремих частинок в обсязі матеріалу. Визначення залишкових напружень при вібраційній обробці зварних з'єднань труб було зведено до вирішення задачі математичного програмування. Представлені формули дозволяють отримати аналітичні значення залишкових напружень маючи дані про власну частоту вібрації, коефіцієнт затухання коливань, амплітуду і частоту вимушуючої сили вібрації.

The frequency spectrum of plane vibrations of an elastic plate separating a two-layer ideal fluid with a free surface in a rectangular channel is investigated analytically and numerically. For an arbitrary fixing of the contours of a rectangular plate, it is shown that the frequency spectrum of the problem under consideration consists of two sets of frequencies describing the vibrations of the free surface of the liquid and the elastic plate. The equations of coupled vibrations of the plate and the fluid are presented using a system of integro-differential equations with the boundary conditions for fixing the contours of the plate and the condition for the conservation of the volume of the fluid. When solving a boundary value problem for eigenvalues, the shape of the plate deflection is represented by the sum of the fundamental solutions of a homogeneous equation for a loose plate and a partial solution of an inhomogeneous equation by expanding in terms of eigenfunctions of oscillations of an ideal fluid in a rectangular channel. The frequency equation of free compatible vibrations of a plate and a liquid is obtained in the form of a fourth-order determinant. In the case of a clamped plate, its simplification is made and detailed numerical studies of the first and second sets of frequencies from the main mechanical parameters of the system are carried out. A weak interaction of plate vibrations on vibrations of the free surface and vice versa is noted. It is shown that with a decrease in the mass of the plate, the frequencies of the second set increase and take the greatest value for inertialess plates or membranes. A decrease in the frequencies of the second set occurs with an increase in the filling depth of the upper liquid or a decrease in the filling depth of the lower liquid. Taking into account two terms of the series in the frequency equation, approximate formulas for the second set of frequencies are obtained and their efficiency is shown. With an increase in the number of terms in the series of the frequency equation, the previous roots of the first and second sets are refined and new ones appear.

Встановлено, що прикладання до об'єктів оброблення корисних вібрацій або ударних імпульсів дає змогу значно інтенсифікувати перебіг багатьох технологічних процесів, забезпечити оптимальність параметрів навантаження й отримати технологічний виріб на основі дрібнодисперсних деревинних матеріалів з високими якісними параметрами. На основі теорії хвильових процесів розроблено математичну модель, яка дає змогу теоретично досліджувати поведінку дисперсного середовища як форми подання дрібнодисперсних деревинних матеріалів, під дією вібраційного і віброударного навантаження, для визначення якісних робочих характеристик технологічного оброблення цих матеріалів. Виявлено, що під час віброоброблення масивних середовищ у вигляді дрібнодисперсних деревинних матеріалів, великий вплив на процес здійснюють не тільки параметри джерела вібрації, але й особливості взаємодії складових їх моношарів і частинок один з одним. Відзначено, що власні частоти коливань дисперсної системи абсолютно не залежать від її дисипативних властивостей. Визначено амплітуди віброприскорень, які дали змогу математично формалізувати умову виникнення псевдозрідженого стану у дисперcному середовищі з подальшою умовою переходу у стан віброкипіння. З'ясовано, що найефективнішим видом технологічного оброблення дисперсного матеріалу із газоподібною дисперсною фазою є вібраційний, що характеризується моно- або бігармонійною збуджувальною силою. Для дисперсних середовищ, у яких дисперсна фаза представлена у рідкому або твердому станах, найефективнішим є використання імпульсної сили у вигляді віброударного навантаження.

Одним із основних напрямів технічного прогресу в машинобудуванні являється ріст продуктивності і точності механічної обробки деталей, покращення якості поверхонь, що обробляються, котрі пов’язані з удосконаленням вібраційної стійкості обладнання. Вібрації обмежують підвищення режимів різання при оброблюванні деталей, погіршують шорсткість поверхонь, створюють наклеп верхніх шарів, при цьому суттєво знизують точність обробки і стійкість ріжучого інструменту. Виникнення коливань обумовлено зміною режимів різання, зовнішніми силами і зміною параметрів пружної системи верстат-пристосування-інструмент-деталь (ВПІД). Із великої кількості машинобудівного обладнання найбільш поширеними являються верстати для оброблювання тіл обертання, токарної і кругло-шліфувальної групи (більш ніж 40%). Тому значне підвищення точності і продуктивності токарної обробки нежорстких деталей типу тіл обертання являється актуальним напрямом в машинобудівній галузі, а розроблення способів захисту від вібрацій відноситься до основних найбільш важних науково-технічних задач. В даний час відомі різноманітні методи і способи зниження вібрацій. До них можна віднести: балансування і зрівноваження машин, зміна жорсткісних, демпфуючих і інерційних параметрів обладнання. Для перелічених способів характерна для кожного раціональна область застосування. Віброгасителі мають особливе призначення, так як вони можуть бути використані не тільки при проектуванні і створенні конструкції, а і при експлуатації для покращення незадовільних динамічних якостей обладнання, котрі виявлені при впровадженні в виробництво. Перевага віброгасителів також полягає в тому, що при значно малих затратах на їх створення і експлуатацію вони дають можливість отримати бажаний ефект зниження рівня вібрацій. При роботі віброгаситель формує силові дії, котрі передаються на об’єкт. Зміна вібраційного стану об’єкта при приєднанні динамічного гасителя здійснюється як шляхом перерозподілу коливальної енергії від гасителя до об’єкта, так і при допомозі розсіювання коливань. Перший спосіб здійснюється налагодженням пружно-інерційних властивостей системи об’єкт-гаситель на резонансну частоту. Другий спосіб оснований на підвищенні дисипативних властивостей системи шляхом приєднання до об’єкта додаткових спеціальних демпфуючих елементів. В такому випадку говорять про динамічний гаситель з тертям. В основу динамічних гасителів положено використання пасивних елементів (мас, пружин, демпферів) і активних, котрі мають власні джерела енергії. Для зниження вібрацій, що виникають при обробці тіл обертання, нами було спроектовано і досліджено віброгаситель

У сучасній вищий школі циклічний ритм навчального процесу з екзаменаційною сесією як формою підсумкового контролю практично вичерпав себе. Це пов’язано в основному зі зміною мотиваційних стимулів навчання, істотним зменшенням часу, що затрачується на самостійну роботу, і тим самим, зниженням рівня системності вивчення предмету. Крім того, принципово змінилися можливості інформаційних технологій. Це дозволяє поставити на зовсім інший рівень самостійну роботу з використанням контролюючо-навчальних програм і експрес-тестування з розділів курсу, що вивчаються.Тенденції удосконалення навчального процесу у вищий технічній школі, що стимулюють систематичність навчання й елементи змагальності, виявлено в розвитку модульно-рейтингової системи, впроваджуваної останнім часом у ряді ВНЗ. Упровадження нової системи супроводжується переоглядом технології навчання.Технологія навчання – це системний, упорядкований набір дидактичних методів, прийомів, елементів, а також зв’язків і залежностей між ними, що становлять собою єдність, націлену на досягнення кінцевих результатів навчання.Проблемно-модульна технологія навчання базується на чотирьох основних принципах:– проблемний виклад навчального матеріалу;– самостійність вивчення;– індивідуалізація навчання;– безперервність і об’єктивність самооцінки й оцінки знань.Основними засобами навчання в новій технології є модуль і модульна програма.Модуль – це об’єднана логічним зв’язком, завершена сукупність знань, умінь і навичок, що відповідає фрагменту освітньої програми навчального курсу.Модульна програма – система засобів, прийомів, за допомогою яких досягається кінцева мета навчання.Таким чином, модульна програма містить у собі елементи управління пізнавальною діяльністю і разом з викладачем допомагає більш ефективно використовувати навчальний час.Технологія модульного навчання – одна з технологій, що, по суті будучи особисто орієнтованою, дозволяє одночасно оптимізувати навчальний процес, забезпечити його цілісність у реалізації цілей навчання, розвитку пізнавальної й особистісної сфери учнів, а також, сполучити тверде управління пізнавальною діяльністю студента з широкими можливостями для самоврядування.Систематизація і структуризація модуля. Однією з особливостей нової технології навчання з’явилася поява можливості управління процесом засвоєння знань на основі чіткої систематизації і структуризації курсу. Такий підхід дозволив закласти в кожну складову частину навчальної програми модуля її ваговий коефіцієнт і поширити такий підхід до системи оцінки і самооцінки знань.Важливою особливістю даної технології є її інтеграційна якість. Модуль, як цілісна єдність змісту і технології його вивчення, реалізується через комплекс інтегрованих технологій: проблемного, алгоритмічного, програмованого та поетапного формування розумових дій.Завдяки відкритості методичної системи, закладеної у модулі, добровільності поточного і гласності підсумкового контролю, можливо вільно здійснювати самоконтроль і вибирати рівень засвоєння, відсутності твердої регламентації темпу вивчення навчального матеріалу. У такий спосіб створюються сприятливі морально-психологічні умови, в яких студент відчуває себе упевненим у своїх силах.Усвідомлення студентами особистісної значимості досліджування і потреби в досягненні визначених навчальних результатів мотивується чітким описом комплексної якісної мети. Реальний результат цілком залежить від самого учня. Потреба в самореалізації задовольняється, по-перше, можливістю за допомогою модуля навчатися завжди успішно і, по-друге, волею вибору творчої діяльності і нестандартних завдань.Упровадження інтерактивних методів навчання в навчальний процес поряд з чисто технічними складностями обмежено відсутністю простих у застосуванні й однозначних методик оцінки результатів комп’ютерного тестування. Більшість тестів засновано на використанні альтернативного опитування, що фактично становить собою угадування правильної відповіді з декількох запропонованих варіантів. Навіть не з огляду на високу імовірність угадування при будь-якому розумному обсязі вибірки [1], така методика тестування може використовуватися лише як попередня оцінка і не дозволяє одержати інформацію про глибину і детальність засвоєння досліджуваного матеріалу. Студенти перших двох курсів інженерних спеціальностей технічних ВНЗ навичок програмування не мають, що створює значні труднощі у застосуванні безальтернативного тестування.Запропонований метод безальтернативного тестування принципово відрізняється як від альтернативних методів цілком, крім імовірності угадування, так і пропонує оригінальний підхід у постановці тестуючуго завдання, системи внесення відповідей і системного підходу в оцінці ступеня засвоєння вивченого матеріалу. Розроблені тести являють собою набір напівякісних завдань, підібраних за наростаючою складністю, тематично зв’язаних матеріалом розділу виучуваного курсу. Таке компонування тесту дозволяє охопити широкий спектр досліджуваних питань і диференціювати якість засвоєння матеріалу. Новим є також розроблена адаптована система контролю результатів тестування, у якому передбачене внесення відповіді в тестовий файл у спрощеному виді – числа, простої формули або малюнка. У структурі модульного посібника відбиті вимоги і правила конструювання модуля:– комплексна мета, у якій надані якісні характеристики (пізнавальні й особистісні) результату вивчення модуля;– конкретизація мети в предметних "навчальних елементах", заданих стандартом утворення;– програма і рекомендації технологічних прийомів її вивчення;– конкретизація мети в еталонах і критеріях рівнів засвоєння, у завданнях підсумкового контролю;– еталони рішень для організації самоконтролю і взаємоконтролю.Пропонований метод тестування органічно вливається в методику модульно-рейтингової системи .Особливості пропонованої безальтернативної системи тестування розглянемо на прикладі тестів, складених з теми „Електромагнитні коливання та хвилі” . Нами розроблені тести по восьми розділах курсу фізики [ 2 ],. Кожний розділ містить у собі двадцять п’ять варіантів завдань, розрахованих на те, щоб кожний студент мав можливість працювати самостійно. Приклад тесту приведений у тексті разом з відповідями, що повинні вводитися студентами в спеціально підготовлені файли.Однією з особливостей тесту в структурі поданих завдань є те, що вони розбиті на три рівні зі зростаючою ступінню складності.Особливість і новизна пропонованих тестів пов’язана також з розробкою завдань, що припускають одержання рішення у вигляді відносних величин, що можуть бути зведені до відношення простих чисел. Ця особливість формулювання завдань має переваги, зв’язані з багатоваріантністю постановки, що суттєво при розробці масиву різних тестів однієї тематики, і, що є найбільш важливим, дозволяє вносить відповідь у відповідний файл тестуючої програми у вигляді числа, що доступно студентам з мінімальними навичками роботи на комп’ютері.Перший рівень включає три завдання, які розраховані на досить формальне засвоєння основних положень тестуючого розділу – знання рівняння фронту хвилі, частоти электромагнітних коливань та вміння знайти швидкість фронту хвилі, а також, знаючи зв’язок діелектричної та магнітної проникності та показник заломлення середовища, знайти швидкість поширення хвилі в середовищі.Відповідь на кожне з завдань оцінюється в один бал, а в цілому при повній відповіді на завдання І рівня можна вважати, що основні положення теми засвоєні і знання студента відповідають оцінці «задовільно».Другий рівень тестування включає завдання, що вимагають при їх розв’язуванні визначеного осмислювання законів електромагнітної індукції та застосувати методи розрахунку ЕРС індукції в контурі, та в постійному магнітному полі, а також уміння знаходити опір кола, та ємність конденсатора. Кожне завдання оцінюється двома балами.Розв’язування завдання ІІІ рівня припускає глибоке оволодіння матеріалом і володіння нетрадиційними методами рішення. Оцінюється кожне завдання трьома балами. У цілому тестування дозволяє перевірити готовність студентів на різних рівнях – від задовільного до відмінного.Приклади файлів для відповідей (вікна відповідей) приведені на прикладі тесту.Наприклад, по темі „Електромагнітні коливання та хвилі” один з варіантів тесту має такий вигляд: ЗавданняI рівня1) Відкритий коливальний контур містить ємність С0 = пФ та індуктивність L0 = нГн. Знайдіть довжину хвилі електромагнітного поля, яке випромінює цей вібратор.2) Знайдіть швидкість фронту електромагнітної хвилі, якщо задана довжина хвилі l = 1 мм і частота коливань v = 3×1011 Гц.3) Діелектрична сприйнятливість середовища лінійно залежить від напруженості електричного поля c = 10-2Е. Знайдіть показник заломлення середовища, якщо магнітна проникність m = 1, а напруженість поля дорівнює Е = 0,1 Н/Кл. Вікна відповідей 1)l =2)Vф =3)n = Завдання II рівня4) Трикутна дротяна рамка має рухому перемичку, яка переміщується з постійною швидкістю V. Рамка знаходиться в перпендикулярному магнітному полі В = В0t. Знайдіть відношення ЕРС індукції, яка виникає в контурі, та ЕРС у постійному полі В0. 5) При перемиканні в колі ключа в положення 2 (рис.) виникає розряд конденсатора. За час t = 1 с заряд конденсатора зменшився в число разів q/q0 = 2, де q0 – початковий заряд, q(t) = q – заряд у момент часу, що дорівнює t. Опір R = 1 Ом. Знайдіть час релаксації цього контуру tр і ємність С.Вікна відповідей4) 5) tр = С = З Вікна відповідей6)L = авданняIII рівня 6) Добротність резонансного контура Q = 0,01. Ємність С = 100 мкФ і опір R = 1 Ом. Зайдіть індуктивність контура.Алгоритм розв’язування задач. Перший рівень ступені складності.1. Розв’язокЗв’язок довжини хвилі та частоти має вигляд, Тоді, .2. Розв’язокРівняння фронту хвилі : ,звідси швидкість фронту хвилі :,де k – хвильове число , а кругова частота .Тоді, .3. Розв’язокПоказник заломлення середовища : ,де і  – діелектрична і магнітна проникності,, а = 1,то показник заломлення дорівнює .Швидкість поширення в середовищі ,де с – швидкість світла у вакуумі.Другий рівень складності.4. Розв’язокПотік магнітного поля, який пронизує систему, дорівнює,де S – площа замкненого контура в момент часу t, що дорівнює площі трикутника,де , , тобто Потік поля :ЕРС індукції : ЕРС індукції в постійному полі :.Відношення ЕРС дорівнює :.5 Розв’язокЗаряд (струм) в колі при замикании ключа змінюється за законом.Отже, . Логарифмуючи вираз, маємо , Враховуючи, що в колі, яке розглядається Для ємності маємо виразТретій рівень складності6. Розв’язок,де – власна частота,– напівширина контура.Звідси маємо i знаходимо L.Для полегшення роботи викладача при перевірці тестів, існують вікна відповідей з уже заздалегідь підрахованим результатом. Необхідно тільки звірити отриману студентом відповідь із запропонованою. Вікна відповідейВаріант № 1 Завдання I рівня1)l = 1 см2)Vф = 3×108 м/с3)n = 1,0005 ЗавданняIІ рівня4) 5) tр =1,4426 с С = 1,4426 Ф ЗавданняIІІ рівня6) L = 0,01 мкГн ЗавданняIІ рівня4) 5) tр =1,4426 с С = 1,4426 Ф

Представлено систематизований аналіз впливу співвідношення механічнихта геометричних параметрів складеного прямокутного перетину на явище крайовогорезонансу. Проведено енергетичний аналіз розподілу динамічної напруженості поблизуграниці розподілу різнорідних областей перетину.

Для зменшення навантаженості напіввагона при експлуатаційних режимах запропоновано удосконалення хребтової балки шляхом створення її замкненої конструкції, заповненої наповнювачем з пружніми або в’язкими властивостями. З метою обґрунтування запропонованого рішення проведено математичне та комп’ютерне моделювання динамічної навантаженості напіввагона. Встановлено, що запропонована реалізація сприяє зменшенню динамічної навантаженості несучої конструкції напіввагона у порівнянні з типовою. Проведено верифікацію сформованих моделей динамічної навантаженості. Здійснено визначення втомної міцності, проектного строку служби та власних частот коливань несучої конструкції напіввагона. Проведені дослідження сприятимуть створенню інноваційних конструкцій вагонів, а також підвищенню ефективності їх експлуатації.