Academic literature on the topic 'Механіка деформівного твердого тіла'

Актуальність дослідження. Лікування дефектів зу-бних рядів фронтальної ділянки у дітей та підлітків передбачає використання спеціальних пристроїв, тобто апаратів – протезів, які мають певні конс-труктивні особливості. Такі пристрої створюють ортодонтичні зусилля. Оскільки зусилля є векторною величиною, то для проведення ортодонтичного ліку-вання необхідно визначити величину, напрям та точ-ку прикладання цих зусиль. Мета дослідження. є удосконалення методик ліку-вання дефектів зубних рядів, зокрема фронтальної ді-лянки у дітей та підлітків на основі процесу механі-ко-математичного моделювання за допомогою незні-много ортодонтичного апарата-протеза на верхню щелепу у дітей та підлітків. Матеріали та методи. Предметом дослідження бу-ла система, яка складалася із зубощелепного комплек-су пацієнта та ортодонтичного пристрою для ліку-вання дефектів зубних рядів фронтальної ділянки у дітей та підлітків на верхню щелепу в процесі орто-донтичного лікування. Дослідження проводили мето-дом теоретичної механіки та механіки деформівного твердого тіла. Результати. Місце прикладання та напрям дії орто-донтичного зусилля істотно впливають на пересу-вання зубів. В залежності від того, як прикладається ортодонтичне зусилля, зуб може пересуватися пос-тупально, або поступально-обертально. Спосіб пересування зубів залежить від взаємного по-ложення вектора ортодонтичної сили та сил опору, які діють з боку кісткової тканини щелеп. Сили опору діють на поверхню кореня зуба і їх дію можна замі-нити рівнодіючою силою, яка проходить через центр опору (резистентності) зуба. Центр резистентності – це точка, через яку проходить рівнодіюча сил, які протидіють переміщенню зуба. Центр опору зуба знаходиться в середній частині кореня зуба.Розглянемо випадок, коли вектор ортодонтичного зу-силля діє в напрямі паралельному оклюзійній площині і проходить через центр опору кореня зуба. Дія орто-донтичної сили викликає появу нормальних напру-жень, які рівномірно розподіляються на перетині, яке проходить через вісь зуба. Оскільки вектори резуль-туючої сили опору і ортодонтичної сили співпадають по напряму, то зуб переміщується поступально та паралельно оклюзійній площині в напрямі дії ортодо-нтичного зусилля.Коли вектор ортодонтичного зусилля проходить че-рез центр резистентності кореня зуба під деяким кутом до оклюзійнійної площини, то це викликає поя-ву не тільки нормальних, але й дотичних напружень. Зуб буде переміщуватися поступально (корпусно) в напрямі дії ортодонтичної сили.Випадок дії ортодонтичного зусилля, вектор якого проходить між верхівкою кореня зуба та центром опору зуба викликає появу в осьовому перетині зуба рівномірно розподілених дотичних і нерівномірно роз-поділених нормальних напружень. Вектори результу-ючої сил резистентності і ортодонтичної сили не співпадають по напряму, що призводить до поступа-льно-обертального переміщення зуба. Зуб в цьому ви-падку обертається в годинниковому напрямку. Якщо вектор ортодонтичного зусилля проходить між ко-ронкою зуба та центром опору кореня зуба, то дія ортодонтичного зусилля викличе появу в осьовому пе-ретині рівномірно розподілених дотичних і нерівномі-рно розподілених нормальних напружень. Але дотичні напруження в цьому випадку будуть діяти в зворот-ному напрямку стримуючи вертикальне переміщення зуба. Зуб обертається в цьому випадку проти напря-му руху годинникової стрілки. Висновки. Місце прикладання та напрям дії ортодо-нтичного зусилля істотно впливають на пересування зубів. В залежності від того, як прикладається ор-тодонтичне зусилля, зуб може пересуватися посту-пально, або поступально-обертально.Якщо вектор ортодонтичного зусилля діє в напрямі паралельному оклюзійній площині і проходить через центр опору кореня, то зуб переміщується поступа-льно та паралельно оклюзійній площині. Коли дія ор-тодонтичного зусилля, вектор якого проходить між верхівкою кореня та центром опору зуба це призво-дить до поступально-обертального переміщення зуба за годинниковою стрілкою. Якщо вектор ортодонти-чного зусилля проходить між коронкою зуба та центром опору кореня зуба. У такому випадку зуб обертається проти напряму руху годинникової стрі-лки. Якщо ортодонтичне зусилля спрямовано не через центр резистентності, то ортодонтичне зусилля ви-кличе крім поступального руху в напрямі дії ортодо-нтичного зусилля, ще й його поворот навколо осі зуба.Робота є фрагментом теми науково-дослідної робо-ти «Диференційований підхід у виборі методу ліку-вання дефектів зубних рядів фронтальної ділянки у дітей та підлітків» (номер державної реєстрації (0116U008918)).

Сучасний стан вищої інженерної освіти в Україні та вимоги. ХХІ сторіччя, як відчуває людство, несе глобальні проблеми, пов’язані, перш за все, з енергетичною та продовольчою кризами, які стрімко наближаються, з вичерпанням запасів корисних копалин, порушенням навколишнього середовища, землетрусами, нетиповими хворобами, суттєвими радіоактивними забрудненнями і таке інше. Необхідність вивчення цих проблем та їх наслідків не підлягає сумніву. Це можливо тільки значно підвищивши рівень, якість освіти, яка відіграє основну, суттєву роль в пізнанні та оволодінні істинною картиною світу, методами її використання та адаптації до її швидкозмінних процесів. Цивілізований світ розуміє, що акцент у ХХІ сторіччі необхідно робити на підготовку людини з більш розвиненим ментальним тілом, здібностями мислення, яка жила б у порозумінні з суспільством, природою та їх інформаційними проявами. Саме фундаментальні кафедри технічних університетів повинні формувати у студентів системне, структуроване, логічне світосприйняття та здійснювати фундаментальну підготовку, закладати базис майбутнього інженера на основі математичних, природничо-наукових та загальноінженерних дисциплін. Сучасні педагогічні дослідження показують [8], що на сучасному етапі розвитку вищої освіти на перше місце виступають саме загальнотеоретичні, фундаментальні та міждисциплінарні знання, а не технологічні, утилітарні знання та практичні вміння , як це має місце останніми роками. Без фундаментальної освіти, без оволодіння системним знанням та без формування цілісної природничо-наукової та інформаційної картини світу підготовка сучасного, здатного до навчання протягом всього життя фахівця, як наголошено у національній доктрині розвитку освіти в Україні, неможлива. Не є панацеєю від усіх негараздів і проблем вищої інженерної освіти в Україні пріоритетні інформатизація та комп’ютерізація. За словами відомого фахівця механіки твердого деформівного тіла В. І. Феодосьєва [7], електронні обчислювальні машини та інформаційні технології, звільняючи та спрощуючи життя інженера у плані чисельних розрахунків, не звільняють його від необхідності знання механіки [1; 2], математики та, особливо, від творчого мислення [3; 4]. Сьогодні важливим показником якісної освіти стає мобільність знань, якої може набути лише якісно освічена людина, з надійною фундаментальною базою, здатна адаптуватися та гнучко реагувати на швидкозмінні процеси, машини та технології. Тенденція «миттєвого прагматизму» [5; 6; 8],орієнтація на вузьких професіоналів, характерна для минулого сторіччя, поступово зникає з виробничої сфери. Виробництву ХХІ століття, у тому числі і агропромисловому, потрібен спеціаліст, здатний гнучко перебудовувати напрям та зміст своєї діяльності у зв’язку зі зміною життєвих орієнтирів та вимог ринку. Досягнення професійної мобільності є однією з найважливіших задач Болонського процесу [8], розв’язання якої можливе лише за умови фундаменталізації вищої освіти. Вузькопрофесійна підготовка, отримання знань на все життя, поступово замінюються освітою впродовж усього життя. Таки реалії, реальні вимоги часу та ринкової економіки.Деякі заходи по підвищенню якості вищої аграрної освіти. Сучасна парадигма системи вищої освіти за ЮНЕСКО полягає коротко у тому, що треба вчитися, вчитися і ще раз вчитися «щоб бути, щоб існувати». У протилежному випадку людство загине, як написано на піраміді Хеопса «від невміння користуватися природою, від незнання дійсної картини світу». Як відгук на виклик та вимоги часу, у Дніпропетровському державному аграрному університеті прийнята стратегія перспективного розвитку університету на 2011-2015 р.р., в основі якої лежить концепція 4-Я, а саме: якість освіти → якість виробництва → якість продуктів харчування → якість життя. Весь цей ланцюг має прямий і зворотній зв’язок та відповідає національній доктрині розвитку освіти України у ХХІ столітті, згідно з якою розвиток освіти є стратегічним ресурсом подолання кризових процесів, покращення людського життя, ствердження національних інтересів, зміцнення авторитету і конкурентоспроможності української держави на міжнародній арені. Основна мета прийнятої концепції спрямована на підготовку якісних фахівців для АПК, для виробництва якісної сільськогосподарської продукції, її переробки та виготовлення якісних і безпечних продуктів харчування. Наприкінці 2010 року у стінах ДДАУ відбулося відкриття центру природного землеробства, головною метою якого є створення інноваційної системи виробництва, переробки , культури споживання сільськогосподарської продукції та створення інноваційної природної системи співіснування людини і довкілля. Не є секретом, що сучасний процес вирощування сільськогосподарської продукції з об’єктивних та суб’єктивних причин давно відійшов від природного, про що свідчать зміни смаку, запаху та якості продукції, що вирощується на землі, іноді багатою на нітрати та шкідливі хімічні елементи, яка, як відомо не є корисною для споживання людини. Глобальним завданням АПК України є перехід на товарне виробництво якісної продукції, яке треба починати з підготовки фахівців. ДДАУ здатний забезпечити повний цикл цієї важливої роботи, бо має необхідну структурну, наукову та кадрову бази. Природне землеробство покращуватиме родючість землі, позбавить від ерозії, позитивно впливатиме на її урожайність. Звичайно, тут теж є свої проблеми і труднощі, які потребують вирішення. Покращивши якість освіти, втіливши наведені концепції в реальність, матимемо якісне виробництво, якісні продукти, якісну державу, якісну Україну та, головне, здорових її мешканців. Якісна Україна – це справа усіх її мешканців, і починається ця справа саме з якісної освіти. Для забезпечення якісної інженерної освіти, вважаємо, необхідно: підвищити рівень шкільної підготовки, особливо з природничих дисциплін; не знижувати фундаментальності вищої освіти; приділяти більше уваги самостійній роботі студентів; втілювати у навчальний процес дієвий контроль; використовувати ринкові важелі управління навчальним процесом; приділяти більше уваги заохоченню (мотивації) студентів до навчання та стимулюванню викладачів до ефективної, результативної роботи; створити необхідну, сучасну матеріально-технічну базу та фінансувати систему освіти на належному рівні. Переймаючись питанням покращення якості освіти та підготовки інженерних кадрів для агропромислового виробництва, на кафедрі теоретичної механіки та опору матеріалів Дніпропетровського державного аграрного університету за потребою часу у складі авторського колективу С. В. Кагадія, А. Г. Дем’яненка та В. О. Гурідової підготовлено та надруковано навчальний посібник «Основи механіки матеріалів і конструкцій» для інженерно-технологічних спеціальностей АПК, який рекомендовано Міністерством аграрної політики України як навчальний посібник під час підготовки фахівців ОКР «бакалавр» напряму 6.100102 «Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва» у вищих навчальних закладах II–IV рівнів акредитації (лист № 18-28-13/1077 від 18.08.2010 р.). З урахуванням переходу навчального процесу в Україні на кредитно-модульну систему (КМС), суттєвим зменшенням аудиторних годин на вивчення цієї важливої для інженера-механіка дисципліни після приєднання України до Болонського процесу у навчальному посібнику приділено більше уваги фаховим питанням, а саме розрахункам елементів конструкцій та деталей машин на міцність, жорсткість та стійкість, які використовуються у машинах та знаряддях агропромислового виробництва [5; 6]. Теоретичний матеріал кожного розділу проілюстровано прикладами із галузі сільськогосподарського виробництва. У зв’язку із скороченням кількості аудиторних годин на вивчення предмету та винесенням великої кількості матеріалу на самостійне вивчення студентами, для кращого розуміння та засвоєння в посібнику наведено багато фахових прикладів з відповідними розрахунками та поясненнями. Маючи на увазі, що більша частина землеробської техніки працює на ріллі та знаходиться у стані вібрації під дією динамічних, знакозмінних навантажень та напружень, велика увага у посібнику приділена розрахункам елементів та деталей під дією динамічних навантажень та питанням їх втомної міцності. По кожному розділу наведені запитання для самоконтролю отриманих знань, навичок та тестові завдання. У навчальному посібнику узагальнено багаторічний досвід викладання теоретичної механіки, механіки матеріалів і конструкцій, будівельної механіки, накопичений кафедрою теоретичної механіки та опору матеріалів Дніпропетровського державного аграрного університету. Сподіваємося що навчальний посібник буде корисним для студентів, а його автори зробили свій посильний внесок у справу підвищення рівня та якості підготовки майбутніх фахівців землеробської механіки та в цілому агропромислового комплексу України.В умовах ХХІ інформаційного та нанотехнологічного сторіччя , сторіччя інформаційного буму, перенасиченості новою інформацією не вдається традиційними репродуктивними методами навчання охопити, довести всю інформацію до майбутніх фахівців. У зв’язку з цим при переході на КМС організації навчального процесу у вищій школі, у тому числі і аграрній, біля 50% передбачених програмою навчання питань з технічних дисциплін винесено на самостійне опрацювання студентами. При цьому значно скорочена кількість аудиторних годин, відведених на вивчення технічних дисциплін професійного спрямування, природничо-наукових дисциплін, які закладають основи, формують базу професійних знань майбутніх фахівців народного господарства. А тому, у тій ситуації, яку зараз маємо у вищій інженерно-технологічній освіті в Україні, у тому числі і аграрній, сьогодні варто використовувати інформацційно-комунікаційні технології (ІКТ) при організації навчального процесу. Виникають питання іншого плану – коли, як, скільки, щоб ефективно та оптимально, хто сьогодні використовуватиме, чи є готові педагогічні кадри, які не завжди встигають за розвитком ІКТ і таке інше. Відомо, що інформатизація та комп’ютеризація призначені слугувати підвищенню ефективності, результативності навчання, створенню нових машин та сучасних технологій, а в цілому спрямовані на підвищення якості навчання, якості підготовки майбутніх фахівців агропромислового виробництва та народного господарства в цілому. Особливо це питання актуальне для галузі сільськогосподарського машинобудування, наприклад, тракторного виробництва південного машинобудівного заводу імені О. М. Макарова, де сьогодні на порядку денному стоїть питання створення нових зразків тракторної техніки, які відповідатимуть європейським вимогам по технічному рівню, безпеці та екології навколишнього середовища. Цю проблему здатні розв’язувати нова генерація фахівців землеробської механіки, які володіють знаннями та навичками комп’ю­терного проектування з використанням інформаційних та комп’ютерних технологій. Починаючи з 2011 року викладачами кафедри, які мають вищу освіту класичного університету за спеціальністю «Механіка» та володіють комп’ютерними та інформаційними технологіями, на факультеті механізації сільського господарства за напрямом підготовки «Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва» викладають варіативну дисципліну «Основи комп’ютерних розрахунків в інженерній механіці». Метою викладання дисципліни є формування у майбутніх фахівців знань та навичок у галузі виконання комп’ютерних розрахунків в задачах інженерної механіки елементів конструкцій та деталей машин сільськогосподарського призначення. За час вивчення дисципліни студенти повинні оволодіти основними методами комп’ютерних розрахунків елементів конструкцій та деталей машин на міцність, жорсткість та стійкість. Звичайно, тут необхідно привернути увагу до складу, контингенту студентів аграрних навчальних закладів, які у своїй більшості із сільської місцевості, де, чого гріха таїти, і шкільна підготовка не завжди на вищому рівні, особливо з природничих наук, фізики, математики та і інформатики. Зрозуміло, що і технічні дисципліни на лаві студентів їм опановувати значно складніше. Застосовуючи ІКТ, потрібно не забувати , що тільки одними засобами ІКТ проблему якісної підготовки майбутніх фахівців, інженерів, у тому числі і агропромислового виробництва не розв’язати. Базисом є фундаментальна підготовка з математики, фізики, матеріалознавства,теоретичної механіки, механіки матеріалів і конструкцій та інших інженерних наук, а усе інше є надбудовою над фундаментом інженера. А тому, реформуючи систему вищої інженерної освіти, приєднавшись до створення Європейського простору вищої освіти, не треба втрачати кращих здобутків національної системи вищої інженерної освіти, і в першу чергу – її фундаментальності. Розробляючи заходи по реформуванню, реформуючи освіту, необхідно ґрунтовно розуміти, наскільки це конче необхідно і що в результаті матимемо. Бо дуже часто сподіваємося на краще, а в результаті маємо ще гірше, ніж маємо. Такі реформи краще не здійснювати, залишити галузь у спокої.

Широке застосування комп’ютерного моделювання є невід’ємною частиною впровадження інноваційних технологій у навчальний процес. Процес технічного переозброєння ведучих промислових підприємств, який зараз відбувається, і якому немає альтернативи через жорстоку конкуренцію на вітчизняному та світовому ринках, потребує досконалого знання інженерами-механіками новітніх технологій, зокрема технології проведення інженерного аналізу за допомогою САЕ-системи ANSYS. Поширення де-факто програмного комплексу ANSYS серед інженерів-механіків зумовлене широкими можливостями програми у сфері розв’язку складних проблем механіки деформованого твердого тіла, зокрема при розрахунку напружено-деформованого стану елементів конструкції механізмів при статичному навантаженні.При підготовці інженерів-механіків дисципліна “Проектування деталей машин методами комп’ютерного моделювання” формує майбутнього фахівця у сфері розрахунку і конструювання деталей машин загального призначення. Разом з курсом “Деталі машин” дисципліна завершує загально-технічне навчання студентів, яке забезпечується знаннями з теоретичної механіки, теорії механізмів і машин, опору матеріалів, вищої математики та математичного моделювання. З метою активізації учбового процесу застосовується організація виконання індивідуальних лабораторних робіт з найважливіших тем курсу.В результаті вивчення курсу студенти повинні уміти виконувати інженерні розрахунки на міцність, моделювати надійність елементів конструкцій та механізмів, знаходити оптимальні інженерні рішення шляхом аналізу надійності моделей елементів механізмів, вибору матеріалу та необхідних розмірів, оцінки величини реакції на дію зовнішніх сил; здійснювати перехід від формальної логіки теоретичних дисциплін до евристичної діяльності інженера. Необхідно підкреслити, що моделювання стало важливим методом наукового пізнання. Комп’ютерні досліди з моделями об’єктів дозволяють, спираючись на потужність сучасних обчислювальних методів і технічних засобів, детально і глибоко вивчати об’єкти у такій повноті, яка є недоступною для чисто теоретичних підходів. Тому такою важливою є взаємодія математичного і комп’ютерного моделювання для навчального і науково-дослідного процесів.

Суднобудування у світі є галуззю, яка досить динамічно розвивається з високою капіталізацією. Слід зауважити , що це не лише прибуткове виробництво, а ще й наукоємне. Для будівництва суден використовуються новітні наукові методи у сфері матеріалознавства, навігації, енергетичних установок. Відомо, що вібрації та удари супроводжують роботу багатьох машин і механізмів, знижуючи їх надійність і довговічність, а також шкідливо впливають на здоров'я людини. Серйозна ситуація у сфері захисту від вібрацій склалася на засобах водного транспорту. Розвиток сучасних суднових енергетичних установок пов'язаний, з одного боку, зі збільшенням потужності механізмів, які є в багатьох випадках джерелами інтенсивного шуму і вібрацій, з іншого боку - значними масштабами використання точних приладів і апаратури різного призначення, чуттєвих до вібрацій. Таким чином, віброзахист становить значний інтерес як для суднобудівників, так і для фахівців із суднових енергетичних установок, оскільки вібрація суднового корпусу і його окремих елементів може викликати в корпусі судна появу втомних тріщин, порушити нормальну роботу суднової апаратури і різних вимірювальних приладів, установлених на борту судна, створити негативні умови для перебування пасажирів і членів екіпажу на борту протягом порівняно тривалого часу. На даний момент питання зниження вібрації займає визначене місце в теорії і практиці суднобудування. Усі судна проходять перевірку вібраційної і шумової активності. Увага приділяється системам зниження активності джерел вібрації і шуму. Крім того, методи проектування передбачають істотне зниження вібрації вже на стадії технічного завдання за рахунок спеціального розташування приміщень щодо джерел вібрації і шуму, раціонального вибору конструкції корпуса, товщини листів обшивки, тощо. Значний науковий інтерес представляють собою методи розрахунку вібраційних сил та моментів для розроблення обґрунтованих рекомендацій щодо зміни в конструкції суден для отримання прийнятних показників. Також важливим завданням є розробка критеріїв оцінювання віброзахисту суден, які можна використовувати як при суднобудуванні, так і при виконанні заходів з модернізації існуючого флоту. Конструктивне вдосконалення пружних систем, що веде до зменшення вібронавантажень корпусу судна є достатньо важливим науковим напрямком, розвиток якого відповідає розвитку сучасних поглядів на суднобудування. Проектування пружних систем суднових енергетичних установок є досить трудомісткою задачею і вимагає визначеного ступеня автоматизації розрахунків. При проектуванні транспортних суден з головними малооборотними дизелями варто враховувати такі особливості, як їх неврівноваженість та компонування, а також взаємодію з корпусними конструкціями. Ключові слова: вібрація, механіка твердого тіла, пружні системи, суднобудування, суднові двигуни.