Academic literature on the topic 'Геометричний розрахунок'

Досліджено особливості напружено-деформованого стану пуансона для вирубування овальних отворів у виробах із листового матеріалу. Показано, що забезпечення надійності, міцності та безвідмовної роботи пуансона прямо залежить від рівня напружено-деформованого стану, який постійно змінюється у процесі тривалої експлуатації. Особливу увагу приділено скінченно-елементному аналізові напружено-деформованого стану конструкції пуансона, який у процесі зміни умов експлуатації руйнувався. Побудовано тривимірну модель конструкції пуансона в середовищі КОМПАС-3D, за допомогою методу скінченних елементів виконано розрахунки його параметрів, виявлено критичні області режимів роботи пуансона, в яких виникає деформація та руйнування у процесі експлуатації. Запропоновано використовувати для розрахунку пуансона прикладну бібліотеку APM FEM, призначену для виконання обчислень твердотільних об'єктів у системі КОМПАС-3D і візуалізації одержаних результатів. Запропоновано змінити геометричні параметри конструкції пуансона та здійснити раціональний вибір типу моделі пуансона, який витримує прикладені експлуатаційні навантаження, збільшує термін його експлуатації та забезпечує ефективну роботу за надмірного навантаження у процесі вирубування овальних отворів у деталях. Результативність прийнятих проектних рішень перевірено на модернізованій моделі пуансона.

Кухар В. В., Нагнібеда М. М. Теоретичне дослідження напруженого стану та розрахунок залишкових напружень при гнутті профілів відкритого перерізу // Обробка матеріалів тиском. – 2019. – № 2 (49). - C. 61-70. У роботі розглянуто характер напружено-деформованого стану листових заготовок при гнутті різними способами. Виконаний огляд методів досліджень залишкових напружень та деформацій і визначення величини пружинення при гнутті листових заготовок. Показана природа формування різнорідного напруженого стану на зовнішньому та внутрішньому радіусах згинання заготовки. Представлено теоретичний розгляд згинання профілів та визначення залишкових напружень. Для теоретичного отримання аналітичних формул з розрахунку компонентів тензорів та величин залишкових напружень використаний метод механіки суцільних середовищ. Наведена методика визначення напруженого та деформованого стану за геометричними розмірами заготовки. Шляхом апроксимації кривих текучості для різних матеріалів, у тому числі й тих, що отримані за результатами власних досліджень, визначені математичні моделі зміцнення, які враховують при розрахунках напружено-деформованого стану при гнутті. В якості прикладу виконаний розрахунок характеристик напруженого стану для конкретизованого випадку гнуття профілю відкритого перерізу.

Development of recommendations for calculating the geometry of cams with flexibility facet, which have console beams with variable moment of section resistance along their length for provide strength conditions and specified deflections. Method of search, description, analogous and information analysis is used to audit the many possible decisions regarding the subject of research, the experience in the field of knitting machines of automatic half-hose machine and methods of cross and longitudinal sections from the classical position of resistance of materials. Mathematical support for the complex approach of working out of cams of various designs with flexibility working facets according to the criteria of strength, flexibility and minimization of geometric dimensions using the beam shape coefficient of deflections is presented. The advantages of beams with equal resistance along its length in comparison with homogeneous beams having constant section sizes are shown. The dependences are given, which advisable to determine the dimensions of the root and final sections of a trapezoidal beam with a free end load of concentrated force, and also formulas for calculating the shape coefficient by deflection with sufficient accuracy and convenience in engineering calculations. Further development of the theory and methodology of designing elements of knitting systems of automatic half-hose machine based on load modes, dimensions restrictions and technological process requirements. Questions are presented that contribute to a comprehensive approach to the improvement of cams designs with flexibility facet based on calculated recommendations, taking into account their specificity. The information helps to improve the quality and efficiency of cam design solutions to meet the requirements for strength and flexibility using the economic index of section.

В статті розглянуто конструкцію конусного фільтра для попереднього механічного очищення води, який розташовується всерединінапірного трубопроводу насосної станції. Виконаний розрахунокпроцесів внутрішнього і зовнішнього промивання сітчастого полотна фільтра і забезпечення допустимої швидкості обертання промивної флейти В результаті розрахунків визначені основні геометричні і гідравлічні параметри пристрою.

Антена у вигляді відкритого відрізка коаксіального хвилеводу в режимі хвилі типу широко використовується як самостійний випромінювач. Особливістю такої антени є її погане узгодження з вільним простором. Для покращення узгодження антени у вигляді відрізка коаксіального хвилеводу застосовано діелектричний чвертьхвильовий трансформатор. Отримано формули (1)–(5) для розрахунку параметрів діелектричного чвертьхвильового трансформатора та представлено експериментальні дані, які підтверджують розрахунки. А саме: активної (1) та реактивної (2) зовнішніх провідностей відкритого кінця коаксіальної лінії; коефіцієнта відбиття хвилі в коаксіальній лінії (4) і коефіцієнта корисної дії (5). У таблиці 1 наведено значення результатів розрахунків геометричних розмірів та місця включення виготовлених зразків діелектричних чвертьхвильових трансформаторів, що підтверджені експериментально. Наведено розраховані та експериментально зняті графіки зміни коефіцієнта стоячої хвилі за напругою (КСХН) у смузі частот для різних типів діелектричних чвертьхвильових трансформаторів та діаграм спрямованості антени різних розмірів.

Метою роботи є порівняння різних підходів до розрахунку наслідків сейсмічного впливу на будівлі і споруди. Розглядаються три основні групи: методи, засновані на спектральному аналізі, наближені методи обліку фізичної нелінійності, «Pushover Analysis», методи прямого інтегрування рівнянь руху. Описано основні принципи реалізації «Pushover Analysis» в програмному комплексі «ЛІРА САПР». За всіма реалізованими методами були проведені порівняльні розрахунки для тестової моделі. Це рамно-в’язевий каркас з фундаментною плитою на пружній основі; кількість вузлів - 13 613; кількість елементів – 18 316; кількість рівнянь в матриці жорсткості – 71 575; час розрахунку – 0,78 хв. Проаналізовано результати, отримані за дев'ятьма різними методами обчислення сейсмічних навантажень. Для повного та достовірного опису напружено-деформованого стану будь-якої будівлі необхідно не тільки врахувати абсолютно всі фактори, що описують реальний об'єкт, такі, як його геометричні параметри, фізико-механічні властивості матеріалу, формування початкових напружень і деформацій при зведенні будівлі, але і з високим ступенем точності визначити зовнішні впливи та їх характер. Система «Динаміка плюс», що реалізована в ПК «ЛІРА САПР», дозволяє моделювати поведінку конструкції при динамічних впливах в часі. Проаналізовано результати, отримані за дев'ятьма різними методиками розрахунку сейсмічних навантажень. Перевірено збіг та відмінності методів, основаних на різних передумовах. Показано, що за ДБН В.1.1-12:2014 «Будівництво в сейсмічних районах України» отримано меньші значення зусиль і переміщень, тобто можемо спостерігати деяке «пом'якшення» нормативів, що давно очікують проектувальники.

Апарати високого тиску широко використовують у галузі переробки сільськогосподарської продукції, харчових виробництв, у різних галузях промисловості. Від досконалості їхньої конструкції залежать надійність роботи апаратів, безпека обслуговуючого персоналу, продуктивність і в кінцевому підсумку собівартість продукції. Особливістю проєктування апаратів є те, що їх розрахунок регламентується численними нормативними документами – державними і галузевими стандартами, нормами тощо. У результаті моделювання й розрахунку проаналізовані апарати високого тиску у вигляді циліндра в одно-, дво- і тришаровому виконанні, визначені еквівалентні напруження і натяги. Визначено вагові співвідношення. Апарати в тришаровому виконанні є міцними і найменш металомісткими, що суттєво зменшує вагу. Результатом представленої роботи є висновок про те, що спроєктувати апарат високого тиску на основі багатошарової конструкції є більш доцільним. Використання представлених теоретичних викладок дозволить дотриматися всіх вимог чинних нормативних документів, зменшити металомісткість устаткування, збільшити надійність його роботи, знизити собівартість і, зрештою, підвищити якість продукції, яка виробляється. При цьому основою розрахунків є правильний вибір і складання розрахункових схем, опрацювання різних типів конструкцій та алгоритмів. Основними методиками розрахунку апаратів високого тиску є використання загального рівняння масообміну із застосуванням формули Ламе та визначенням еквівалентних напружень в елементах апарата високого тиску. Подальше застосування теоретичних розрахунків на стадії проєктування дасть змогу розробникам знайти опти­маль­ні геометричні форми й розміри вузлів конструкції, виходячи з навантажень, які реально діють у процесі експлуатації уста­новки, що не завжди можливо зробити з використанням аналітичних залежностей.

Зазвичай нижня частина меланоцитарних новоутво- рень шкіри знаходиться на глибині не більше 1-2 мм, і навіть глибше, що характерно для вроджених неву- сів, а також для пігментних новоутворень великих розмірів, які значно виступають над поверхнею шкіри та мають виражену внутрішньошкірну частину. Варі- анти неповного видалення меланоцитарних новоутво- рень: розріз має недостатню глибину, внаслідок чого частина невусних клітин залишається в нижніх шарах шкіри; захват здорових тканин в горизонтальному пло- щині недостатній, внаслідок чого частина невусних клітин залишається в латеральних краях рани. Непо- вне видалення пігментних невусів відбувається при його поверхневому видаленні із недостатнім захватом здорових тканин (лазер, електрокоагуляція тощо). Мета дослідження – підвищити ефективність опе- ративного лікування пігментних новоутворень у дітей. Матеріали та методи: дослідження проводилось на базі онкогематологічного відділення Вінницької облас- ної дитячої клінічної лікарні, математична модель для розрахунку параметрів оперативного доступу прово- дились на платформі Microsoft Excel. Наукова новизна. Гіпотеза даного припущення передбачала розрахунок відношення площі шкіри, разом із пігментним новоут- воренням, у дітей до площі видаленої гіподерми на рівні апоневрозу. Під час реалізації даної гіпотези враховува- лись отримані в останні роки дані щодо особливостей анатомічних структур, які розташовані між власне дермою, глибокою фасцією та апоневрозом. Висновки. Порівняльний математичний розрахунок відповідно до запропонованої просторової геометричної моделі біоптату у вигляді усіченого еліптичного конусу пере- конливо засвідчує збільшення корисного обсягу опе- раційного матеріалу при плановому гістологічному дослідженні порівнняно із циліндричною еліпсною кон- фігурацією біоптату за рахунок залучення у поле мікро- скопічного вивчення можливих «залишкових структур» (відростків), що відповідають меланоцитарним неву- сам, під маскою яких можуть відбуватись розвиток початкових стадій меланоми.

У статті розглянуто конструкції покриттів та споруд, у вигляді бескаркасних аркових систем, виконаних із тонкостінних холоднодеформованих профілів. Проведено уточнення геометричних характеристик основного несучого елемента цих систем. Здійснено чисельне моделювання та аналіз напружено-деформованого стану зазначених споруд від різних навантажень та їх поєднань. Дослідження проведено на базі створеної скінченно-елементної моделі, що верифікована натурним експериментом, та відображає конструктивну ортотропію тришарової оболонки спеціального призначення. Фізико-механічні характеристики ортотропії визначено за спеціально розробленим алгоритмом. На підставі виконаних розрахунків та їх аналізу визначено критичні сили втрати стійкості рівноваги (згинально-крутильна форма) і критичні навантаження втрати стійкості плоскої форми вигину, а також критерії міцності конструкції з урахуванням послідовності її зведення, тобто за умови роботи конструкції як одно- так і тришарової системи. Запропоновано алгоритм оцінювання напруженодеформованого стану великопрольотних бескаркасних аркових споруд.

Розрахунок гідроп'яти як автоматичного пристрою, що регулює несучу здатність залежно від величини торцевого зазору, зводиться до побудови статичної характеристики - залежності величини торцевого зазору від врівноважуючої сили, що діє на ротор.

Дисертаційна робота присвячена розробці чисельних і аналітичних методів розрахунку коефіцієнта інтенсивності напружень, (КІН) для некласичних проблем механіки руйнування, зокрема, для тріщин складної форми та для тріщин в тонкостінних конструкціях з врахуванням геометричної нелінійності, (ГН). Представлена модифікація методу Вільямса, що враховує затухаючі на нескінченності члени. Досліджено межі та надані рекомендації щодо застосування даного методу. Розроблено аналітичний метод розрахунку КІН в трубах з довгими осьовими поверхневими тріщинами з врахуванням ГН в залежності від внутрішнього тиску. Наведено результати верифікації величин КІН з отриманими в роботі чисельними розв’язками МСЕ. Побудовані чисельні моделі для розрахунку КІН та розкриття берегів тріщин в ГН постановці для наскрізних тріщин в залежності від змінної величини осьової сили. Побудована апроксимаційна формула, що описує вплив ГН ефекту для узагальненої осьової сили та безрозмірної довжини тріщини. Показана значимість ефекту для реальних лабораторних експериментів. Розроблено універсальний напіваналітичний метод розв’язку інтегро-диференційного рівняння теорії пружності для плоских тріщин нормального відриву довільної форми. Для перевірки аналітичних результатів побудовані чисельні моделі МСЕ для тріщин різної форми, наприклад, для прямокутної, внутрішньої півелітичної тріщини, тощо, та проведено співставлення результатів. Проведені практичні розрахунки КІН в часі для елементів конструкцій АЕС для різних сценаріїв протікання аварійних ситуацій. Створено ряд імітаційних моделей з вбудованою тріщиною, для якої розрахунки КІН проводилися методами нелінійної механіки руйнування. Для тріщин, що проходять через наплавлений матеріал, де відбувається стрибки напружень, обґрунтовано застосування методу функцій впливу, для чого розроблено аналітико-чисельну процедуру, що використовує частково неперервні базові закони навантаження.
The dissertation is dedicated to the development of numerical and analytical methods for calculating the stress intensity factor (SIF) for nonclassical problems of fracture mechanics, in particular, for cracks of complex shape and for cracks in thin structures with taking into account geometric nonlinearity (GN) and their applications in various industries, in particular, for nuclear power plants, for calculation of the elements of the reactor unit. A modification of Williams's method is presented, which describes the stress state in the crack tip. For modification of the classical approach in the considered method the additional members were presented, which are infinite in the crack tip, but attenuate at infinity. The main idea of the method is to divide the whole area of the body into two separate parts – internal one, which embraces the tip of the crack, and the external one. In the inner area, only the classic Williams functions are used, and in the outer area both the classical members and additional ones are used. At the boundary between the selected subdomains, the conjugation conditions are to be fulfilled, the essence of which is to equalize here the stresses and displacements. The very high efficiency of this method is shown for bodies that have the shape of a circle, or are infinite, where almost exact values (up to 6-7 digits) are achieved when using no more than 12-16 members of the expansion. However, for a very elongated rectangular body the method gives much worse results, and the error can reach up to 2%. The practical significance of the proposed approach consists in the obtaining the simple and effective tool for testing the capabilities of commercial packages for calculating the parameters of fracture mechanics, which, as we know, do not always provide the correct results for case when load is applied on the crack surfaces. A thin-walled pipe with a long surface crack is considered. The pipe, surface of which may contain the initial deviation form ideal circle, is loaded by inner pressure. In first time the problem of determining the SIF was considered in a geometrically nonlinear formulation, when changes in the geometry of the body in the process of deformation are accounted for linear material behavior. Based on the Chen-Finnie method, which considers the crack as concentrated compliance, and on original solution for geometrically nonlinear behavior of curved initially distorted beam, the compact analytical formulas are obtained, which gives the value of SIF for each value of inner pressure. Comparison of the analytical results with those obtained by careful numerical FEM analysis, on the one hand, showed their good correspondence, and therefore the accuracy and efficiency of both the analytical and numerical procedures are confirmed. On the other hand, for the first time in the scientific literature, the value of SIF in a geometrically nonlinear formulation are obtained for surface cracks in slightly distorted cylindrical shell with surface long crack. It was shown that even for perfectly circular pipes having the cracks with depth up to half of the thickness of pipe walls, loaded by moderate level of inner pressure, the geometrical nonlinear values of SIF can be 10-15% less than those at linear approach application. This is very significant practical result. Another geometrically nonlinear problem is numerically investigated by known commercial FEM software for the through crack, which is loaded by a significant value of additional longitudinal force (the main factor of geometric nonlinearity considered) and small value of internal pressure (linear consideration). This statement distinguished this task from research conducted at NASA (USA), where the pressure and axial force were proportional as to pipe with closed ends. The geometric nonlinearity of the study is investigated through an incremental increase in loads and the corresponding recalculation of the SIF for the already taken into account changes in the deformed geometry (curvature). A number of tasks for determining the SIF for different pipe radii and dimensionless force values were calculated. Dimensionless parameters, which characterize the deviation of the values of SIF from the linear one, are numerically determined. Application of least square method allowed to suggest the simplified analytical formula for calculation of these deviations. These results are of great theoretical and practical importance. In particular, it is shown that for real pipes the neglecting by influence of axial force in usual approach may lead to 4-6% error of SIF determination. It is noted that additional account for large values of pressure, possible plastic deformations, may further reduce the actual values of SIF. Thus, the significance of the problems and the need for further research in this direction are shown. The necessity of analysis of flat cracks of non-canonical shape in three-dimensional bodies is noted. This is due to the fact that almost all existing solutions in the literature and reference results in normative documents are given for cracks that have shape of an ellipse or its part. However, real cracks detected by non-destructive testing are irregularly shaped cracks. Therefore, it is necessary to create the analytical methods that would allow to assess the impact of the crack shape, and to verify them with careful numerical procedures by FEM. For this purpose, flat internal cracks in infinite 3D body are considered. The formulation of problems for them is reduced to well-known integro-differential equation of the theory of elasticity. Note, that exact fundamental analytical solutions of which exist only for a circular crack and only for some simple laws of loading for an elliptic crack. A universal semi-analytical method for solving the integro-differential equation of the theory of elasticity for plane cracks of normal separation of arbitrary shape has been developed. It is proposed to consider the displacement of the crack edges as a product of a certain function of the crack shape, which satisfy to known asymptotic behavior of the displacement field near the crack front, and a certain polynomial series. As for the functions of the form, three variants of their choice were investigated - a) classical, which depends on the squares of ratio of radial coordinate of the considered point, and the corresponding coordinate of contour point; b) multiplicative, based on the product of equations describing the straight sections of the crack contour, and c) the original Oore-Burns function, which is an integral of the crack contour from the inverse square of the distance of the considered point to each point of the contour. The results showed that the greatest accuracy is achieved by application of hypersingular approach with Oore-Burns function of form. The verification of results was performed for elliptic crack, semielliptic inner crack, rectangular crack. The results were compared with numerical ones calculated by FEM. Practical calculations of SIF dependance with time for NPP reactor ant its elements for different scenarios of emergency situations are carried out. A number of simulation models with a built-in crack have been created, for which SIF calculations were performed by nonlinear FEM analysis. For cracks going through the cladding, where stress jumps occur, the method of influence functions is elaborated, and analytical-numerical procedure used piece-wise continuous basic laws of loading. Practical calculations were performed for the nozzle of reactor vessel, the cylindrical part of vessel, the core barrel and core baffle. These calculations were used to justify the extension of the service life of several units of Ukrainian NPPs.
Диссертационная работа посвящена разработке численных и аналитических методов расчета коэффициента интенсивности напряжений, (КИН) для неклассических проблем механики разрушения, в частности, для трещин сложной формы и для трещин в тонкостенных конструкциях с учетом геометрической нелинейности, (ГН). Представлена модификация метода Вильямса, что учитывает затухающие на бесконечности члены. Исследованы границы и даны рекомендации о применении данного метода. Разработан аналитический метод расчета КИН в трубах с длинными осевыми поверхностными трещинами с учетом ГН в зависимости от внутреннего давления. Результаты хорошо коррелируют с полученными в роботе численными решениями МКЭ. Построены численные модели для расчета КИН и раскрытия берегов трещин в ГН постановке для сквозных трещин в зависимости от переменной величины осевой силы. Построена апроксимационная формула, что описывает влияние ГН эффекта для обобщенной осевой силы и безразмерной длины трещины. Показана значимость эффекта для реальных лабораторных экспериментов. Разработан универсальный полуаналитический метод решения интегро-дифференциального уравнения теории упругости для плоских трещин нормального отрыва произвольной формы. Для проверки аналитических результатов построены численные модели МКЭ для трещин разной формы, например, для прямоугольной, внутренней полуэллиптической трещины, и др., и проведено сопоставление результатов. Проведены практические расчеты КИН во времени для элементов конструкций АЭС для разных сценариев прохождения аварийных ситуаций. Для этого создан ряд имитационных моделей со встроенной трещиной, для которой расчеты КИН проводили методами нелинейной механики разрушения. Для трещин, что проходят через наплавленный материал, где происходят скачки напряжений, обосновано применение метода функций влияния, для чего разработано аналитико-численную процедуру, что использует частично непрерывные базовые законы нагружения.

У роботі відпрацьовано методику розрахунку течії газу в проточній частині вихрової турбіни та розроблений на її базі турбогенератор для блоку підготовки паливного газу компресорної станції магістрального газопроводу. Виконані газодинамічний та геометричний розрахунок, у результаті яких спроєктований турбогенератор на базі вихрової турбіни. Також було виконано розрахунки обичайки та еліптичної кришки з врахуванням внутрішнього тиску.
В работе отработана методика расчёта течения газа в проточной части вихревой турбины и разработан на её базе турбогенератор для блока подготовки топливного газа компресорной станции магистрального газопровода. Выполнены газодинамический и геометрический расчет, в результате которых спроектирован турбогенератор на базе вихревой турбины. Также были выполнены расчёты обечайки и эллиптической крышки с учётом внутреннего давления.
In this work, a method for calculating the gas flow in the flow path of a vortex turbine has been worked out and a turbine generator has been developed on its basis for the fuel gas preparation unit of the compressor station of the main gas pipeline. Gas-dynamic and geometric calculations have been performed, as a result of which a turbine generator based on a vortex turbine has been designed. Also, calculations of the shell and elliptical cover were performed taking into account the internal pressure.