Андрєєв Юрій Михайлович. Розробка аналітичних комп'ютерних методів аналізу та синтезу динаміки машин

Короткий опис

Андрєєв Юрій Михайлович. Розробка аналітичних комп'ютерних методів аналізу та синтезу динаміки машин : Дис... д-ра наук: 05.02.09 2009

Андрєєв Ю.М.Розробка аналітичних комп’ютерних методів аналізу та синтезу динаміки машин. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.09 динаміка та міцність машин. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Харків, 2008.
У дисертації запропоновано новий підхід до проблем розрахунку динамічних процесів у технологічних, енергетичних, транспортних машинах та іншихтехнічних системах, за яким розроблено обґрунтовану теорію аналітичних комп’ютерних методів розрахунків і програмні засоби у вигляді спеціальної системи комп’ютерної алгебри.
Створено універсальний аналітичний опис і ефективні алгоритми комп’ютерного формування рівнянь динаміки машин в узагальнених і псевдокоординатах.
Виконано аналіз динамічних процесів у стержньових і балкових конструкціях, у силових передачах з ДВЗ із урахуванням процесів згоряння, а також для віброізоляції транспортних засобів і висотних споруд; перехідних і ударних процесів у космічних об’єктах і контейнерах для транспортування високоактивних відходів АЕС із урахуванням їхньої взаємодії із твердими тілами та неголономності в’язей при просторовому русі.
Наведено аналіз динаміки й здійснено синтез маніпуляційних систем, кулачкових механізмів, зубчастих рейок портових кранів і систем підвіски сільськогосподарських машин.

У дисертаційній роботі розв’язано важливу науково-практичну проблему в розвитку теорії динаміки та міцності машин, приладів і апаратури, яка полягає у створенні аналітичних комп’ютерних методів розрахунку та встановленні закономірностей динамічних процесів у технологічних, енергетичних, транспортних машинах та інших технічних системах з урахуванням їхньої структури і реальних умов експлуатації. В результаті проведеного комплексу досліджень отримано наступні результати.

Запропоновано новий підхід до проблем розрахунку динамічних процесів у технологічних, енергетичних, транспортних машинах та іншихтехнічних системах, за яким розроблено обґрунтовану теорію аналітичних комп’ютерних методів розрахунків і програмні засоби у вигляді спеціальної системи комп’ютерної алгебри.
Розроблено універсальний аналітичний опис та ефективні алгоритми автоматичного комп’ютерного формування в узагальнених і псевдокоординатах рівнянь динаміки голономних, неголономних, стаціонарних і нестаціонарних дискретних систем складної структури з довільними в’язями при плоскому та просторовому рухах в умовах квазістатичних й динамічних навантажень.
Проведено розрахунки динамічних процесів в конструктивних елементах широкого класу машин і технічних систем на основі використання розробленої спеціальної системи комп’ютерної алгебри та здійснено порівняння результатів з відомими аналітичними і числовими даними, отриманими іншими науковцями.
Одержано аналітичні оцінки кількості операцій у рівняннях динаміки систем типа «дерево», що будуються спеціальною системою комп’ютерної алгебри, які підтверджено обчислювальними експериментами, що дозволило встановити більшу ефективність алгоритмів їх формування у порівнянні з відомими.
Отримано на новій теоретичній основі із застосуванням розроблених аналітичних комп’ютерних методів і програмних засобів рішення прикладних задач розрахунків динамічних процесів для аналізу та синтезу конструкцій, машин, приладів і апаратів сучасної техніки, а саме:

встановлено нові можливості для отримання якісних й кількісних закономірностей вимушених коливань і перехідних процесів в силових передачах з ДВЗ з урахуваннямпроцесів в системі згоряння, та для розв’язання задач віброізоляції транспортних засобів, досліджено вплив порушень в роботі одного циліндра на результат відстройки від резонансів силової передачі ДВЗ;
розв’язано задачі віброізоляції висотних споруд і транспортних засобів, що взаємодіють із твердими тілами й здатні проявляти неголономність в’язей при просторовому русі, на основі яких обґрунтовано ефект зменшення рівня шкідливих коливань споруд за рахунок використання кульового віброгасника та приведено комплекс розрахунків для його проектування;
здійснено аналіз динамічних процесів у стержньових і балочних конструкціях, перехідних та ударних процесів у космічних об’єктах і в контейнерах для транспортування високоактивних відходів АЕС з одночасним розв’язанням задач силового забезпечення положень рівноваги та заданих рухів, пошуку початкових і поточних конфігурацій тіл;
вирішено задачі аналізу та синтезу динаміки маніпуляційних систем з урахуванням складних просторових рухів їхніх ланок, які супроводжуються коливаннями несучих частин, що дозволило в умовах істотного підвищення вкладу сил інерції визначити приводні сили та задовольнити високим вимогам до точності позиціювання, визначено вплив перешкоди на рух і приводні сили;
здійснено у рамках єдиної механічної системи параметричний й структурний синтез з обліком накладених різних геометричних і кінематичних в’язей на етапі проектування нових кулачкових механізмів формувального верстату, зубчастих рейок стрілових пристроїв портових кранів і систем підвіски сільськогосподарських машин.

Практичну цінність роботи підтверджено актами про застосування результатів, рекомендацій та висновків дисертації в організаціях, для котрих надано рішення науково-технічних завдань за допомогою створених у роботі програмних засобів: Машинобудівне підприємство «УКР.АГРО-СЕРВИС» (2005-2008 рр.), ННЦ «ХФТІ» (2007 р.), НТУ «ХПІ» (1998-2008 р.), ФГОУ ВПО «Чуваський державний університет» (Російська Федерація, 2005 р.), Клайпедський морехідний інститут (Литовська республіка, 2006-2008 рр.).