ФГБОУ ВО Пермский национальный исследовательский политехнический университет
В современной медицине и биомеханике особое внимание уделяется проблемам повышения качества жизни населения. При этом большое количество научных исследований направлено на оптимизацию биомеханических узлов, математическое моделирование их деформационного поведения, а также исследования моделей материалов биомеханических конструкций и определяющих соотношений, описывающих их поведение в процессе деформирования. В данной работе рассмотрено деформирование зубной шины из этиленвинилацетат (Eva) Drufosoft при контактном взаимодействии с зубочелюстной системой человека.
Для моделей с канонической геометрией установлено падение интенсивности напряжений в твердых тканях зубов при их контакте через протетическую конструкцию более чем в 5 раз, чем при контакте без зубной шины. Для модели контакта зубов не канонической формы установлено, что уменьшение интенсивности напряжений для зубов верхнего (более чем в 2 раза) и нижнего зубного ряда (в 0,8 раз) имеет количественное отличие. Для всех вариантов моделей установлены зависимости максимальных интенсивности напряжений в твердых тканях зубов и пластической деформации зубной шины от величины нагрузки.
Анна Александровна Каменских
ОКБ имени А. Люльки
В процессе сгорания топливовоздушной смеси в основных и форсажных камерах авиационных газотурбинных двигателях (ГТД) могут возникать различные, в том числе и автоколебательные процессы, сопровождающиеся изменениями скоростей и давлений потока. В зависимости от конструкции и назначения ГТД, данные процессы могут возникать на различных режимах как полета, так и работы летательного аппарата, а следовательно, приводить к ухудшению КПД двигателя и разрушению его конструкционных элементов. Для предупреждения и устранения таких процессов, необходима выработка диагностических признаков с целью разработки системы анализа и диагностирования опасных колебательных процессов, приводящих к уменьшению удельной тяги, ресурса двигателя и увеличению расхода топлива.
Алексей Игоревич Зубко
ФГБОУ ВО Пермский национальный исследовательский политехнический университет
В волоконно-оптических гироскопах (ВОГ) в качестве чувствительного элемента используют одномодовое анизотропное волокно типа Панда (рис. 1), способное сохранять поляризацию вводимого в него излучения. Для этого в конструкцию волокна включены специальные силовые элементы с отличным от остального материала коэффициентом температурного расширения. При охлаждении такого волокна после вытяжки формируются неоднородные поля остаточных технологических напряжений, которые в силу известных фотоупругих эффектов влияют на оптические характеристики светопроводящей жилы.
Процесс изготовления анизотропного волокна состоит из большого количества этапов, что с учетом несовершенства технологии производства приводит к отклонениям геометрических параметров его конструктивных элементов от проектных значений, что в свою очередь оказывает влияние на напряженное состояние и оптические характеристики в целом [1].
Известно также, что на характеристики чувствительного контура, обусловленные конструкцией и технологией изготовления используемого в нем волокна, оказывают существенное влияние тепловые и механические воздействия, которые вносят искажения в сигнал ВОГ и приводят к возникновению «кажущейся» угловой скорости.
В работе рассмотрен один из этапов производственного процесса изготовления ВОГ, так называемая "технологическая проба", при которой на оправку с натягом в один слой наматывается волокно и в условиях термоцикла в диапазоне от -60°С до 60°С осуществляется контроль соответствия проектным значениям оптических характеристик. Методами численного моделирования выполнен анализ влияния отклонений геометрических параметров конструктивных элементов анизотропного оптического волокна от проектных значений на его оптико-механические характеристики, с учетом контактного взаимодействия между оправкой и волокном, а также реологических свойств двухслойного полимерного защитно-упрочняющего покрытия, в котором в рассматриваемом диапазоне изменения температур происходят релаксационные переходы.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, проект № 16-48-590660 р_а.
1. Труфанов А.Н., Труфанов Н.А., Семенов Н.В., Стрелкова Н.М. Влияние технологических несовершенств формы светопроводящей жилы на напряженное состояние и оптические характеристики оптоволокна типа PANDA // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.
Юлия Игоревна Лесникова
ФГБОУ ВО Пермский национальный исследовательский политехнический университет
В настоящее время существует большой выбор антифрикционных полимерных материалов российского и зарубежного производства, пригодных в той или иной степени для работы в условиях контактного деформирования в качестве антифрикционных покрытий и прослоек: композиционные материалы на основе фторопласта с различными нанонаполнителями, модифицированный фторопласт, сверхвысокомолекулярные полиэтилены и др. Контактные узлы с антифрикционными покрытиями и прослойками применяются во многих сферах, к таким конструкциям предъявляются повышенные требования относительно прочности, надежности и долговечности, а оптимизация выбора материалов антифрикционного слоя позволит повысить ресурс работы конструкции.
Для эффективного использования антифрикционных полимеров требуется анализ физико-механических, фрикционных, усталостных и эксплуатационных свойств материалов. На базе ПФИЦ УрО РАН д.ф.-м.н. Адамовым А.А. выполнена серия натурных экспериментов, направленная на определение свойств антифрикционных материалов, необходимых для построения математических моделей их поведения.На примере сферической опорной части (рис. 1) с разной геометрией нижней плиты исследовано влияния свойств материалов тонкого антифрикционного слоя на параметры зоны контакта в частности и деформационное поведение конструкции в целом. Реализована трехмерная задача контакта плит опорной части через антифрикционную прослойку с учетом фрикционных свойств материалов, модель включает три контактные поверхности с заранее не известной площадкой контакта и заранее не известным распределением зон контактных состояний [1, 2].
В рамках серии численных экспериментов установлены: зависисмость распределения зон контактных состояний от уровня и вида нагрузки, распределение контактных давления и касательного напряжения для всех вариантов нагружения. При анализе результатов установлено резкое падение контактных напряжений у края прослойки (до 10% общей площади) при действии только вертикальных нагрузок. Зарегистрирована тенденция подъема контактного узла по боковой поверхности опорной части при росте горизонтальных усилий, действующих на конструкцию, что сопровождается негативными эффектами: уменьшением площади полного контактного сцепления поверхностей, ростом площадей скольжения и отлипания, увеличением (до 1,6 раза) максимальных уровней контактного давления.
Анна Александровна Каменских
НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова
Рассматривается плоская симметричная нестационарная задача о контакте абсолютно твердого ударника с вязкоупругой полуплоскостью. Используются двумерные уравнения движения вязкоупругой среды при нулевых начальных условиях. В одномерном уравнении движения ударника результирующая контактная сила выражается через напряжение на границе полуплоскости, начальные условия для ударника предполагаются ненулевыми. Рассматриваются два предельных случая условий контакта: жесткое сцепление и свободное проскальзывание. Показано, что для сверхзвукового этапа взаимодействия перемещения и напряжения на границе вязкоупругой полуплоскости совпадают для обоих случаев условий контакта. Выражение для результирующей контактной силы получено для двух типов ядер релаксации: двухпараметрического экспоненциального и ядра Колтунова. Рассмотрено три типа поверхностей, ограничивающих ударник: параболический, эллиптический и гиперболический цилиндры.
Решение уравнения движения ударника проводится численно методом Рунге-Кутта, для вычисления свертки в правой части уравнения используется метод прямоугольников. Численные исследования показали, что для сверхзвукового этапа взаимодействия временные зависимости перемещения и скорости ударника для всех типов поверхностей, ограничивающих ударник, практически совпадают. Наибольшее отличие проявляется для величин изменения радиуса и скорости расширения пятна контакта. Влияние вязкости на указанные параметры процесса контактного взаимодействия на рассматриваемом сверхзвуковом этапе пренебрежимо мало и может быть проиллюстрировано только при принципиальном (на два порядка) увеличении параметров уравнений границы ударника, характеризующих ее пологость.
Екатерина Анатольевна Коровайцева
ЦАГИ, МФТИ
Применение научных методов в разработке новых музыкальных инструментов представляет большой практический интерес. Разработана оригинальная концепция нового музыкального инструмента, которая обладает значительными преимуществами в сравнении с аналогами, прототипами и традиционными инструментами. Подготовлены формула изобретения, реферат, выполнен патентный поиск, приведено детальное описание существующих решений. Создана опытная модель нового музыкального инструмента, описаны модификации его конструкции. Уже в таком виде конструкция обладает рядом преимуществ по сравнению с аналогами и прототипами. Приведен обзор существующих решений и описание преимуществ нового инструмента по сравнению с известными аналогами, прототипами и традиционными инструментами. Новый инструмент механический и управляется только за счет действий музыканта.
Иван Алексеевич Амелюшкин
Институт проблем машиностроения РАН
Исследование нелинейных упругих свойств твердых тел с дефектами и неоднородностями мезоскопического масштаба представляет интерес для развития высокочувствительных методов нелинейной акустической диагностики, а также других приложений, например, акустического метода контроля остаточных напряжений в сварных соединениях [1]. В металлах структурная нелинейность связана с накоплением пластической деформации. При пластическом деформировании поликристаллического металла могут происходить накопление микродефектов, эволюция дислокационной структуры, фрагментация зерен, изменение текстуры, выделение новых фаз и некоторые другие процессы, которые заметно влияют на эффективные упругие свойства и скорости распространения упругих волн [2,3]. Исследование влияния пластического деформирования на нелинейные упругие свойства металлических сплавов актуально для дальнейшего развития методов нелинейной акустической диагностики.
Нелинейные упругие свойства изотропного твердого тела полностью описываются тремя независимыми модулями упругости третьего порядка, например, l, m и n. В твердом теле одним из проявлений нелинейности упругих свойств является акустоупругий эффект – зависимость скорости распространения упругой волны от статического напряжения. Модули упругости l, m и n можно определить в результате акустомеханических испытаний образцов по зависимостям скоростей продольной и двух поперечных упругих волн от внешнего статического напряжения.
Результаты акустомеханических испытаний образца из алюминиевого сплава показали, что при пластическом деформировании нелинейные модули упругости существенно изменяются, что объясняется накоплением структурной поврежденности.
Константин Владимирович Курашкин
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Электрофизический метод неразрушающего контроля – метод сканирующей контактной потенциометрии (СКП), разработанный в лаборатории ElphysLAB НИЯУ МИФИ, обеспечивает эффективную диагностику реакторного оборудования, гарантируя надежность результатов измерений в условиях, приближенным к условиям эксплуатации ядерных материалов. Исследование с помощью нового метода СКП при испытаниях на растяжение образца Д16Т показало, что заранее можно определить в каком месте разрушится образец (см.рис. выше). Другими словами, использование при обработке результатов метода амплитудной дискриминации сигнала (на структурном уровне 5 мкВ) позволило, при напряжении 400 МПа, на всей длине образца выделить тот участок, на котором впоследствии образовалась шейка.
Айман Ахед Абу Газал
Тульский государственный университет
Важнейшим элементом кумулятивного заряда во многом определяющую ее пробивную способность является кумулятивная облицовка (оболочка), (рис.1).
При этом повышение пробивного действия кумулятивного заряда существенно зависит от физико-механических свойств материала облицовки и технологии ее изготовления.
В данной работе рассмотрены концепции получения конических кумулятивных облицовок на прессовом оборудовании за один переход.
С помощью программного комплекса QForm 2D/3D оценена реальная картина пластического формоизменения материала в процессе нагружения, исследовано напряженно-деформированное состояние во всем объеме обрабатываемой заготовки в любой момент времени, а также оценены силовые параметры и возможность разрушения материала в процессе нагружения. В процессе штамповки реализуются значительные степени деформации в стенке получаемой заготовки и достигают 250 %. Однако наличие высокого гидростатического давления во всем объеме заготовки позволяет осуществлять процесс деформирования без разрушения материала.
Рассмотрены варианты снижения силы процесса деформирования заготовки [1], за счет уменьшения коэффициента трения между заготовкой и инструментом, предварительного нагрева заготовки и одновременного предварительного нагрева заготовки и инструмента.
Установлено, что предварительный нагрев инструмента в интервале от 20 до 800 позволяет снизить силу процесса штамповки облицовки в 3 - 4 раза, а предварительный нагрев заготовки практически не влияет на силовые параметры процесса. Наибольшее влияние на величину технологического усилия, необходимого для выполнения процесса штамповки, оказывают условия трения на границе контакта заготовки и инструмента, так увеличение коэффициента трения от 0,1 до 0,5 ведет к увеличению силы процесса в 1,6.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 16-48-710824 и гранта правительства Тульской области ДС/69 от 9.08.2017.
1. Киреева А.Е., Кухарь В.Д., Митин О.Н. Оценка силовых режимов штамповки заготовок кумулятивных облицовок малого калибра // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд – во ТулГУ. 2017. Вып.12. Ч.2. С. 23-29.
Алёна Евгеньевна Киреева
Механико–математический факультет, МГУ им. М.В. Ломоносова
Явление флаттера встречается в различных системах. Хорошо известен панельный флаттер - потеря устойчивости и интенсивные вибрации панелей обшивок летательных аппаратов, возбуждающихся при взаимодействии с потоком воздуха при больших скоростях полета. Обычно панельный флаттер приводит не к немедленному разрушению летательного аппарата, а к накоплению усталостных повреждений панелей. Одной из основных проблем, стоящих перед конструкторами современных газотурбиных двигателей, является флаттер лопаток. Как правило, для прогнозирования флаттера компрессорных лопаток используются упрощённые критерии, выработанные в конструкторских бюро на опыте проектирования и доводки двигателей.
В докладе описывается применение энергетического метода [1] для решения двух задач: 1) Исследование одномодового флаттера пластин в форме прямоугольника, параллелограмма и трапеции (Рис. 1а); 2) Изучение влияния конструктивных параметров на прогнозирование флаттера лопаток компрессоров газотурбинных двигателей (Рис. 1б).
Суть энергетического метода заключается в следующем. Предполагается, что влияние потока воздуха на собственные колебания конструкции (лопатки или пластины) незначительно и сводится лишь к аэродинамическому демпфированию, положительному или отрицательному. При этом собственные формы и частоты колебаний конструкции в потоке и в пустоте совпадают и могут быть вычислены стандартными методами. Движение конструкции в потоке принудительно задается по собственной моде [2, 3], и решается нестационарная задача аэродинамики при заданных колебаниях конструкции. В результате решения вычисляется работа, совершенная силами давления на одном периоде колебаний. Критерием флаттера при таком подходе является положительность этой работы.
Были построены границы одномодового флаттера при разных значениях длины пластины. Получено, что границы одномодового флаттера трапециевидных пластин близки к границам одномодового флаттера прямоугольных пластин и при уменьшении значения угла скоса меняются незначительно. В противоположность этому, границы флаттера пластин в форме параллелограмма существенно отличаются от границ флаттера прямоугольных пластин и при уменьшении угла скоса увеличивается их аэроупругая устойчивость при малых сверхзвуковых скоростях. Также было исследовано влияние радиального и осевого зазора, угла прикрытия и открытия входного направляющего аппарата, радиальной неравномерности потока и величины монтажного натяга на результаты расчетов по прогнозированию флаттера лопаток. Показано, что влияние конструктивных параметров, кроме величины монтажного натяга, на границы флаттера незначительно. Значение же монтажного натяга существенно влияет на границы флаттера.
1. Vedeneev V.V., Kolotnikov M.E., Makarov P.V.. Experimental validation of numerical blade flutter prediction// Journal of propulsion and power. 2015. Vol. 31. No. 5. P. 1281-1291.
2. Абдухакимов Ф. А., Веденеев В. В. Исследование одномодового флаттера пластин различной формы при малой сверхзвуковой скорости// Ученые записки ЦАГИ. 2017. Т. 48. № 1. С. 86-98.
3. Абдухакимов Ф.А., Веденеев В.В., Колотников М.Е., Макаров П.В. Численное исследование влияния конструктивных параметров на прогнозирование флаттера лопаток// Проблемы машиностроения и надежности машин.(в печати).
Фаррух Адхамович Абдухакимов
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Комсомольский-на-Амуре государственный университет»
В последнее время в авиастроении в качестве деталей все больше применяются крупногабаритные монолитные и монолитно-сборные панели, которые позволяют повысить прочность и жесткость конструкций с одновременным снижением массы и улучшением аэродинамических характеристик. Задание аэродинамической формы таких монолитных панелей проводится процессами формообразования, осуществляющихся в режимах пластического деформирования, как при обычных, так и при повышенных температурах [1]. Формирование в режиме ползучести и при напряжениях, не превышающих предела упругости материала, обеспечивает более высокий остаточный прочностной ресурс по сравнению с методом обычной холодной штамповки [2]. Экспериментальные результаты позволяют отождествить работу рассеяния с параметром поврежденности [2]. В этом случае процессы формообразования позволяют управлять уровнем поврежденности материала, согласовывать с технологическими ограничениями, за счет оптимального выбора пути деформирования во времени [3].
В качестве примера, рассматривается формование изделий из листов и панелей, с помощью реконфигурируемого стержневого пуансона (матрицы), позволяющего изменять форму заготовки. Точность формы и качество детали, полученной технологиями обработки материалов давлением при заданных параметрах процесса, зависит от точности вычисленной формы оснастки с законом изменения в процессе деформирования, задающей упреждающую форму (рис.1.). Упреждающая форма должна обеспечивать заданную остаточную кривизну панели после освобождения ее от силовой оснастки.
Задача деформирования в ползучести c контактными условиями решается методом конечных элементов. В качестве критерия оптимизации принимается накопленная в процессе деформирования работа рассеяния. Учитывая дискретные по времени уравнения пошаговой процедуры интегрирования и минимизируемую функцию, формулируется дискретная задача оптимального управления. Данная задача решается методом динамического программирования.
Таким образом, разработанный численный метод позволяет находить рациональные процессы формообразования не только для идеальной пластинки или оболочки, но и для таких деталей, как панели крыла.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (16-31-60038 мол_а_дк), совета по грантам Президента РФ (МД-4117.2018.1).
1. Аннин Б.Д., Олейников А.И., Бормотин К.С. Моделирование процессов формообразования панелей крыла самолета SSJ-100 // Прикладная механика и техническая физика. 2010. Т.51. №4. С. 155-165.
2. Соснин О.В., Никитенко А.Ф., Горев Б.В. К обоснованию энергетического варианта теории ползучести и длительной прочности металлов // Прикладная механика и техническая физика. 2010. 51. № 4. 188–197.
3. Бормотин К.С., Олейников А.И. Вариационные принципы и оптимальные решения обратных задач изгиба пластин при ползучести // Прикладная механика и техническая физика. 2012. № 5. 136–146.
Константин Сергеевич Бормотин
ФГБОУ ВО Российский экономический университет им. Г. В. Плеханова, ФГБУН Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля
Огромные масштабы промышленного производства и обширный спектр применения полиэтилена свидетельствуют о важности разработки новых материалов на его основе. В настоящей работе в качестве добавки к полиэтилену низкой прочности (ПЭ) использовали натуральный каучук (НК) – продукт растительного происхождения, достаточно быстро подвергающийся окислительной и биологической деструкции, введение которой способствует ускорению процесса биодеградации ПЭ. Объектами исследования являлись двойные композиты на основе ПЭ (TM 15803-020, ОАО «Нефтехимсевилен») с содержанием 10-50 мас.% НК (TM SVR 3L, Вьетнам). Смешение полимеров на смесителе типа Брабендер при 140±5°С и 30 об./мин с последующим прессованием при 140±5°С и быстрым охлаждением до 20±2°С. Механические свойства композиций при растяжении исследовали с использованием разрывной машины DVT Devotrans™ GP UG 5 DLC-0,5 в соответствии с ISO 527-3:1996 (форма образца тип 2, скорость растяжения 100 мм/мин).
По результатам испытаний установлено, что соотношение ПЭ/НК сильно влияет на относительное удлинение (Ɛр) и прочность при разрыве (σр), а также модуль упругости (Eупр). Наблюдается значительное снижение σр при добавлении 10 и 20 мас.% НК по сравнению с чистым ПЭ. Неоднородная система, образованная путем добавления НК к ПЭ, способствует распространению трещин и уменьшению σр. При деформации смеси, чем больше размер диспергированных доменов, тем выше перенапряжение, происходящее на границе раздела фаз. Ɛр резко уменьшается при добавлении 10 мас.% НК. Это связано с образованием гетерогенной системы, где домены НК ведут себя как дефектные структуры в матрице ПЭ. Когда НК образует непрерывную фазу (более 20 мас.% НК) Ɛр возрастает. Материалы становятся более гибкими, о чем свидетельствует уменьшение Eупр пропорционально содержанию НК в смеси.
Иветта Арамовна Варьян
Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"
Выполнение механических испытаний материалов регламентируется ГОСТами, в которых прописаны требования к образцам, испытательному оборудованию, условиям проведения испытаний и способам обработки результатов [1–4].
Использование метода цифровой корреляции изображений при проведении механических испытаний позволяет успешно осуществлять контроль всех этапов механических испытаний.
С применением метода цифровой корреляции изображений возможно определение качества поверхности, геометрии и формы испытуемых образцов, контроль процесса установки образца в захваты испытательной машины, а также положения губок захватов в пространстве.
Разработана методика определения модуля упругости и коэффициента Пуассона с использованием функции оптического экстензометра. Сравнение значений модуля упругости, полученных с помощью оптического экстензометра, и значений, полученных с внешнего экстензометра, практически совпадают.
Лидия Александровна Дегадникова
Институт проблем механики им.А.Ю.Ишлинского РАН, Москва
Изнашивание есть удаление материала с поверхности трения вследствие ее разрушения, проявляющееся в постепенном изменении формы и размеров взаимодействующих тел. Изнашивание машин и механизмов приводит к ухудшению работы сопряжений и выходу их из строя.
При моделировании разрушения поверхностных слоёв элементов трибосопряжений используются методы и модели механики контактного взаимодействия и разрушения c учетом ряда специфических свойств, выделяющих изнашивание в особый вид разрушения. Специфика износа заключается, прежде всего, в том, что сам факт протекания этого процесса не является критическим для работы сопряжения. Обычно допустимый износ подвижных элементов сопряжений намного больше характерного размера частицы износа [1], поэтому при работе сопряжений имеет место многократно повторяющееся отделение частиц материала с поверхности трения. Свойства (микрогеометрия, степень поврежденности и т.д.) оставшегося материала зависят от истории процесса фрикционного взаимодействия, т.е. изнашивание является процессом наследственного типа. Кроме того, изнашивание есть процесс с обратной связью. Процессы самоорганизации и формирования равновесных структур при изнашивании являются проявлением действия обратной связи [2].
Модели изнашивания обычно рассматриваются на двух масштабных уровнях (см. рисунок): макроуровень, определяющий кинетику изменения макроформы тел при изнашивании, и микроуровень, описывающий каждый элементарный акт отделения частицы с поверхности [3]. Многократное повторение расчетов на микроуровне позволяет оценить изменение характеристик сопряжения на макроуровне (изменение макроформы, сближение тел при изнашивании и т.д.) и рассчитать долговечность сопряжения по критериям износостойкости.
Рисунок - Основные этапы моделирования изнашивания и их взаимосвязь.
При построении модели изнашивания на микроуровне (нижняя часть рисунка) необходимо, прежде всего, определить физический механизм отделения частицы износа с поверхности трения. К числу наиболее распространенных механизмов изнашивания, проявляющихся в условиях фрикционного взаимодействия поверхностей, относятся абразивное, адгезионное, усталостное, коррозионно-механическое и т.д. В соответствии с установленным механизмом изнашивания выбирается критерий разрушения, рассчитываются напряженное состояние и температура поверхностных слоев, возникающие вблизи поверхности при заданных условиях контактного взаимодействия, а также другие характеристики, входящие в критерий разрушения. После этого с использованием методов и подходов механики разрушения моделируется отделение частицы и определяются новые характеристики поверхностного слоя [3,4]. Этот подход, в частности, применяется для моделирования контактно-усталостного разрушения колес и рельсов в условиях трения качения [5,6].
Анализ процессов, протекающих на микроуровне, позволяет разработать феноменологическую модель изнашивания пары трения на макроуровне (верхняя часть рисунка), определяющую зависимость скорости износа dw*/dt от макрохарактеристик контакта, таких как контактное давление p, скорость V относительного перемещения поверхностей, температура и т.д. Вид этой функции зависит от процесса, протекающего на микроуровне, и определяется на базе моделирования элементарных актов разрушения и отделения частиц износа с поверхности трения [7].
С целью расчета ресурса трибосопряжений на макроуровне разработаны общие методы анализа контактной задачи с учетом формоизменения тел при изнашивании. Эта задача в общем случае описывается системой уравнений эволюционного типа. Определены необходимые условия существования установившегося режима изнашивания. Этот режим особенно важен, поскольку основная доля ресурса сопряжения приходится на установившийся режим, который характеризуется формированием стационарной формы и стационарным (или квазистационарным при растущей области контакта) распределением давлений [8]. На основании построенных моделей процесса изнашивания ставится и решается обратная задача управления параметрами структуры поверхностей с целью оптимизации процесса изнашивания (например, минимизации времени приработки, обеспечения требуемой формы изношенной поверхности и т.д.) [3]. Построено также численно-аналитическое решение износоконтактной задачи в условиях осциллирующих нагрузок при неполном проскальзывании в области контактного взаимодействия (фреттинг-износ) [9].
Разработанные методы решения износоконтактных задач используются для расчета кинетики изменения при изнашивании контактных характеристик (контактного давления, сближения взаимодействующих поверхностей, размера области контакта и т.д.) многих трибосопряжений – подшипников скольжения, зубчатых передач, направляющих скольжения, уплотнений [10,11]. Исследование износоконтактных задач позволяет также разработать методы управления процессами изнашивания различных трибосопряжений.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Программы Президиума РАН I.16 «Развитие физико-химической механики поверхностных явлений как фундаментальной основы для разработки современных конструкций и технологий».
1. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. - М.: Машиностроение, 1977, 576 с.
2. Буше Н.А., Копытко В.В. Совместимость трущихся поверхностей. – М.: Наука, 1981, 128 с
3. Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия. – М. Наука, 2001, 478 с.
4. Горячева И.Г., Торская Е.В. Моделирование накопления контактно-усталостных повреждений и усталостного износа // Сб. научн. тр. “Трибология. Состояние и перспективы” / Под. ред. И.Г. Горячевой и М.А. Броновца. 2016, Уфа: РИК УГАТУ, Т.1. 134–147
5. Goryacheva I, Zakharov S. Rolling contact fatigue defects in freight car wheels // Wear., 2005, V. 258. № 78. P. 11421147
6. Контактно-усталостные повреждения колес грузовых вагонов. / Под ред. С.М. Захарова. М.: Интекст, 2004, 160 с.
7. Горячева И.Г., Чекина О.Г. Изнашивание поверхностей: от моделирования микроразрушения к анализу формоизменения. // Изв.РАН. МТТ. 1999. № 5, С. 131-147
8. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. – М. Машиностроение, 1988, 254 с.
9. Горячева И.Г., Горячев А.П. Износоконтактная задача с неполным проскальзыванием // ПММ. 2006, Т. 70. Вып. 6. С. 10421053
10. Goryacheva I.G. Contact Mechanics in Tribology. Dordrecht: Kluwer, 1998, 344 p.
11. Солдатенков И.А. Износоконтактная задача с приложениями к инженерному расчету износа. М. Физматкнига, 2010, 160 с.
Ирина Георгиевна Горячева
ООО "Вычислительная инженерная платформа"
Проект «Живое сердце» - международный проект SIMULIA, в который вовлечены инженеры, медики и ученые со всего мира для работы над реалистичным моделью сердца. Предполагается, что эта модель будет применяться в образовании, конструировании медицинских аппаратов, клинической диагностики реального сердца, а также тестировании уже существующих и будущих инновационных решений, призванных значительно улучшить жизнь человека, страдающего различными пороками сердца.
При разработке стентов, искуственных клапанов или планировании операций на сердце, необходимо моделировать нагруженное состояние устройств и приборов в сложнызх нестационарных условиях. Применение программных комлпексов Abaqus-FlowVision позволяет наиболее точно предсказать поведение перспективного устройства под дейтсвием сложной гидродинамической нагрузки.
Владимир Сергеевич Каширин
