Нелінійна динаміка
Зменшення великих амплітуд резонансної динаміки в системах з обмеженим живленням
Системи з обмеженим джерелом живлення (або неідеальні системи, або NIS) характеризуються взаємодією джерела енергії та еластичної підсистеми. Найцікавішим явищем тут є ефект Зоммерфельда, коли спостерігається великий амплітудно-резонансний режим пружної підсистеми, а значна частина енергії джерела відходить до резонансних коливань. Застосування поглинача вібрацій дозволяє зменшити вібрації великої амплітуди. Планується дослідити динаміку NIS, що містить нелінійний поглинач, такий як маятник, балка Мізеса та ін. Можна розглядати як n-DOF, так і розподілений NIS. У цьому дослідженні будуть використані сучасні методи нелінійної динаміки
Новизна та переваги:
- Оригінальним є використання нелінійних поглиначів для зменшення резонансних коливань NIS та методи аналізу нелінійної динаміки NIS.
- Очікується визначення областей параметрів системи, де можна отримати сильне зменшення амплітуд вібрації.
Перспективи: Результати дослідження динаміки резонансу та поглинання динаміки резонансу великих амплітуд в НІС можуть бути використані в інженерній практиці, зокрема, у цивільному будівництві, мостобудуванні, транспортному будівництві тощо.
Дослідження геометрично нелінійних, вільних та параметричних коливань ламінованих та функціонально-градуйованих пластин та оболонок без-сітковими методами на основі теорії R-функцій
Основною метою є створення універсального чисельно – аналітичного методу для вирішення геометрично нелінійних статичних та динамічних задач теорії багатошарових та функціонально градуйованих плит та неглибоких оболонок зі складною формою плану та різними типами граничних умов. Запропонований метод буде заснований на застосуванні теорії R-функцій та варіаційного методу.
Новинка та переваги:
- новий математичний підхід, який дозволяє подати рішення проблеми в аналітичній формі. Створив програмне забезпечення для вирішення геометрично нелінійних задач на вигин знаходження власних частот коливань багатошарових та функціонально градуйованих пластин та мілких оболонок будь-якої форми в плані;
- розроблені алгоритми дослідження геометрично нелінійних коливань ламінованих функціонально градуйованих плит та неглибоких оболонок зі складною формою плану;
- новий підхід до дослідження параметричної вібрації багатошарових функціонально градуйованих плит з різними видами граничних умов та різною геометричною формою.
Перспективи та перспективи. Нові теоретичні та чисельні результати збільшать наукові знання з метою дослідження параметричної вібрації, проблеми вигину, вигину та знаходження частот вільної вібрації композитних ламінованих та сендвіч-панелей та плит довільної форми. Ці елементи широко застосовуються в різних галузях промисловості, зокрема, в аерокосмічній промисловості, будівельних виробниках.
Стохастична динаміка систем з віброізоляції з нелінійною характеристикою
У сучасній інженерній практиці для зменшення вібрацій широко використовується нелінійна жорсткість або амортизаційна підвіска. Тут слід звернути особливу увагу на системи з квазінульовою жорсткістю, оскільки вони можуть забезпечити вібро-
ефект ізоляції разом з ефективністю використання та компактними розмірами. Ця робота стосується теоретичного моделювання та експериментальних спостережень вертикальної динаміки вантажної платформи з квазінульовою підвіскою жорсткості під дією випадкового навантаження. Дискретна нелінійна обчислювальна модель була розроблена та проаналізована в рамках чисельного моделювання випадкових коливань. Проаналізовано динаміку системи при кінематичному стохастичному широкосмуговому стаціонарному навантаженні. Виявлено хорошу порівняльну збіжність між чисельним моделюванням та експериментальними даними.
Перспективи:
- Аналіз перехідної поведінки нелінійної вібрації такої системи
- Розробка напівактивної адаптивної нелінійної підвіски та алгоритму її управління
- Розробка генетичних алгоритмів оптимального проектування параметрів нелінійних пружних та демпфуючих елементів підвіски коливальної ізоляції
Повна комбінована магнітна підвіска валів і роторів у пасивних та активних магнітних підшипниках
Створення методу побудови повних магнітних підвісів валів і роторів різних систем і машин. Розробка нових типів пасивних і активних магнітних підшипників на основі вдосконаленого математичного моделювання для розрахунку характеристик сили та жорсткості з урахуванням законів та алгоритмів управління. Впровадження пасивно-активних магнітних підвісок для різних систем і машин на основі проведення різних явищ динаміки роторів в магнітних підшипниках з урахуванням нелінійного взаємозв’язку електричних, магнітних та механічних процесів.
Новизна та переваги:
- Застосування пасивних магнітних підшипників на кільцевих постійних магнітах для створення більш конкурентоспроможної пасивно-активної магнітної підвіски.
- Практичне випробування нових типів пасивних магнітних підшипників на основі застосування техніки оптимального пошуку параметрів системи.
- Комп’ютерне моделювання динаміки ротора.
Перспективи: Створення нових типів активних та пасивних магнітних підшипників з розробкою проектних рішень, законів, алгоритмів та систем управління. Новий тип пасивних магнітних підшипників з короткочасною змінною жорсткістю для створення конкурентних повноцінних пасивно-активних магнітних підвісок.
Вимушені нелінійні коливання лопатей турбіни з динамічним контактом у між-елементних з’єднаннях
Пошкодження, спричинені підвищеною вібрацією, є широко розповсюдженими можливими поломками, що відбуваються в парових та газових турбінах. Лопаті в зборі – це найбільш динамічно навантажені агрегати турбін. Знімні з’єднання між лопатями, як правило, використовуються для збільшення жорсткості лопатей довгим рівнем. Динамічні та міцнісні характеристики цих конструкцій по суті залежать від особливостей взаємодії контакту в такій пов’язці. Вібрації збірки лопатей стають нелінійними при динамічному контакті в пов’язці і можуть супроводжуватися великою кількістю різних явищ. Робота присвячена дослідженню вимушених нелінійних коливань лопатевого пакету турбіни з урахуванням контактної взаємодії в кожусі.
Новизна та переваги: Аналіз явищ нелінійної динаміки в режимах резонансу та невідповідності (зміна резонансних зон, суб- та супергармонік, зсув зони стійкості системи тощо).
Перспективи:
1) Аналіз процесу зношування поверхонь контактних кожухів і вібраційної надійності лопатевих дисків;
2) Аналіз нелінійної динаміки лопаток турбіни з урахуванням явища відключення.
Ларін Олексій Олександрович – Директор Навчально-наукового інженерно-фізичного інституту – Професор, доктор технічних наук: oleksiy.larin@khpi.edu.ua
Сліпченко Олена Вікторівна – Директор Європейського освітньо-науково-технологічного центру – Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник: Olena.Slipchenko@khpi.edu.ua