При отсутствии крутящего момента касательные напряжения в поперечных сечениях стержня обычно связывают со значением поперечной силы и определяют с помощью известной формулы Д.И. Журавского. Однако это не всегда верно. В балках переменного сечения и даже в балках постоянного прямоугольного сечения, нагруженных распределенной продольной нагрузкой, найденные по формуле Журавского напряжения могут существенно отличаться от действительных. Не всегда верно определяются касательные напряжения в поперечных сечениях, имеющих скачкообразное изменение ширины. В статье выявлены причины неверных решений, анализируется формула Журавского, вид ее записи и пределы применимости. Рассматривается общий метод определения касательных напряжений от возможных нагрузок в балках с заданным поперечным сечением, размеры которого могут изменяться вдоль оси стержня. Найденные с помощью этого метода напряжения с достаточной точностью совпадают с решениями, выполненными методом теории упругости, а в сложных случаях - численно.
Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета
2018. — Выпуск 2
Содержание:
Представлен обзор исследований механизмов зарождения трещин в конструкционных материалах в режиме гигацикловой усталости. Cовременное понимание механизма зарождения усталостных трещин при гигацикловом нагружении связывают с наличием двух типов структурных неоднородностей: неметаллических включений и пор, влияние которых достаточно сложно оценить. С теоретической точки зрения механизмы зарождения усталостных трещин для различных материалов должны существенно различаться, поэтому данная проблема требует дальнейшего экспериментального исследования.
Ключевые слова
Приводятся результаты исследований в области информационных технологий моделирования и управления показателями целевой функции отдельного вида производства и производственной функции верфи в целом. В рассматриваемых технологиях применяются дискретный, непрерывно изменяющийся и комбинированный методы создания имитационных моделей производственных показателей. Любой подсистемный или системный фактор производства, т.е. экономический элемент, может стать аргументом, а в оптимальном решении целевой функции отдельного вида производства или решении производственной функции верфи искомый моделируемый или планируемый показатель становится функцией этих аргументов. Многократный прогон приведённых алгоритмов в реальных производственных условиях показал, что в режиме реального времени можно получать объективную картину, которая производственными показателями описывает состояние производства на «вчера», «сегодня», «завтра» и закладывается в основу принятия оптимальных, оцифрованных управленческих решений.
Ключевые слова
Представлен анализ технологии процесса точечной сварки методом трения с перемешиванием. Важным элементом этой технологии является определение температуры материала в зоне перемешивания, которую возможно определить расчетом по величине тепловложения, вносимого в зону сварки. Для определения этой величины авторами данной статьи проведены экспериментальные исследования зависимости тепловложения от скорости вращения трубки, моделирующей свариваемый алюминиевый сплав. В результате расчетов получено распределение тепловложения по концентрическим кольцам инструмента с учетом изменения момента трения и потерь теплоты теплопроводностью и конвекцией, а также зависимость суммарного тепловложения от диаметра инструмента.
Ключевые слова
Представлены результаты исследования рабочих колес микротурбин. Особенность конструкции рассматриваемых рабочих колес заключается в большом угле поворота проточной части (150…165°), который согласуется с малыми углами выхода потока из сопел (5…9°), необходимыми для получения высокого момента на роторе. Представлены результаты исследования эффективности рабочих колес в зависимости от угла атаки. Выполнен анализ физических процессов, происходящих в проточной части рабочих колес. Проведены оптимизационные расчеты по определению угла атаки, соответствующего максимально возможной эффективности рабочих колес. Приведены рекомендации по выбору угла атаки для рабочих колес микротурбин.
Ключевые слова
На примере реального процесса дан анализ возникновения аварийной ситуации в судовой энергетической установке траулера «Советское» и правильности выполненных мероприятий по исключению возникновения аварии. Исследование проводилось на основе анализа реальных данных из эксплуатации. При прокрутке и проверке на рабочих режимах механизмов перед выходом в море из порта у главного дизеля (ГД) 8NVD48A2-U резко снизилось давление масла до критического, а также возникла сильная вибрация по валолинии. Двигатель не развивал соответствующих оборотов. Были выполнены действия по выявлению и устранению типичных неисправностей, которые могли создать данные явления в обычных эксплуатационных условиях. Однако эти действия к положительным результатам не привели. Учитывая сочетание трёх признаков аварийной ситуации (вибрация, падение давления масла и невозможность нормального нагружения дизеля), было принято правильное решение - прекратить дальнейшую работу главного дизеля и выполнить переборку деталей движения, главного дизеля и валолинии. Результаты водолазного осмотра показали, что причиной возникновения и развития аварийной ситуации явилась намотка каната на концевую часть гребного вала и затягивание его под защитный кожух винта и под кормовую часть дейдвудной трубы. После демонтажа рамовых подшипников на шейках были обнаружены натяг и налипание антифрикционного материала подшипников, что указывает на перегрев коленчатого вала, возможную его деформацию и «бой». В результате выполненного анализа установлено, что возросший крутящий момент и чрезмерные нагрузки на шейки коленчатого вала из-за намотки троса вызвал разрушение антифрикционных слоёв и недопустимое увеличение зазоров в подшипниках, что привело к падению давления масла, росту ударных и динамических нагрузок и вибрации в системе валопровода и двигателя. В данном случае благодаря правильным и своевременным действиям была предотвращена серьезная авария, т.е. «человеческий фактор» сработал в правильном направлении.
Ключевые слова
Представлен краткий обзор состояния современных гидроакустических исследований в заливе Петра Великого Японского моря. Особое внимание уделено выполнению комплексных исследований, включающих как низкочастотные гидроакустические экспериментальные работы, сопровождающиеся гидрологическими измерениями, так и определение геоакустических параметров дна. В экспериментальных гидроакустических работах использовались тональные, частотно-модулированные и фазоманипулированные сигналы. Продемонстрирована принципиальная возможность решения обратных сейсмоакустических задач и статистического оценивания подводных сигналов на фоне шумов моря с использованием гидроакустических низкочастотных излучателей.
Ключевые слова
Работа посвящена влиянию мелкомасштабных неоднородностей скорости звука на зональную структуру акустических полей подсветки в океанических волноводах. В применяемых ранее аналитических методах расчета вертикальное распределение скорости звука описывалось детерминированной функцией, но такой подход не объяснял расхождение между численными и натурными экспериментами. В данной работе мы предприняли попытку численным методом стохастического моделирования определить динамику изменения координат границ зон конвергенции в зависимости от уровня случайной компоненты поля скорости звука. Приведены результаты численного эксперимента (с использованием лучевой программы стохастического моделирования) по распространению звука в Гвианском районе Атлантического океана. Результаты расчета сравнивались с экспериментальными данными, полученными ранее сотрудниками Акустического института им. Н.Н. Андреева. В численных экспериментах случайная компонента поля скорости звука изменялась дискретно, для каждого значения случайной компоненты поля скорости звука определялись координаты границ первой зоны конвергенции на глубинах приёма 190, 300 и 400 м. С увеличением уровня случайной компоненты поля скорости звука для всех указанных глубин приёма координаты границ первой зоны конвергенции изменялись по линейному закону. Для фиксированных значений случайной компоненты поля скорости звука абсолютное смещение координаты начала первой зоны конвергенции меньше, чем смещение координаты конца первой зоны конвергенции.
Ключевые слова
Статья посвящена теоретическим проблемам расчета измерений исследовательских, рыбопоисковых, гидроакустических приборов для подводных и надводных судов и подводных аппаратов. Как правило, анализ характеристик излучения антенн сводится к решению волновых уравнений (уравнений Гельмгольца), которые при соответствующих граничных условиях позволяют привести их к устойчивым алгоритмам. Следствие такого расчета характеристик излучения антенн - сложность восприятия единого алгоритма разработки теории антенн. Специалистам в таком случае приходится применять разные методики расчета для одной практической задачи - разработки оптимальной конструкции направленной системы. В настоящей статье рассмотрен математический алгоритм, основанный на теории функций Грина, который позволяет значительно расширить возможности по сокращению времени расчета на компьютере средней мощности. Для иллюстрации удобства такого метода расчета приводится диаграмма направленности антенной решетки, построенная на основе суммы трех элементов, расположенных на разных расстояниях от источника. Показано, что предложенный алгоритм можно использовать для анализа диаграмм направленности антенных решеток произвольной геометрии.
Ключевые слова
В большинстве сооружений и аппаратов систем водоснабжения и водоотведения имеют место потоки с переменной массой. Наиболее частая практическая реализация таких потоков - перфорированные трубопроводы и каналы, которые предназначены для равномерного распределения воды или воздуха по площади конструкции. В предлагаемой статье выполнен аналитический обзор исследований потоков с переменной массой, движущихся в распределителях с отводами различной конфигурации. Показано, что проблема равномерного распределения не решена для практических целей с достаточной точностью, а выводы ряда исследований противоречивы. Для объяснения этих противоречий и выделения областей доминирующего влияния тех или иных сил в предлагаемой работе выполнена параметризация процесса. Основные влияющие безразмерные параметры были сформулированы на основании представленных ниже исследований, постулатов теории подобия и уравнений движения. В итоге кроме известных геометрических, кинематических и динамических безразмерных соотношений были получены новые критериальные комплексы, имеющие смысл только для потоков с переменной массой
Ключевые слова
Представлен один из способов повышения энергоэффективности существующей системы теплоснабжения. Рассмотрена возможность практического применения новой энергосберегающей технологии - авторского устройства, позволяющего осуществить рекуперацию дросселируемого напора. Подробно описана работа центрального теплового пункта при разных эксплуатационных режимах. Оценён экономический эффект от внедрения энергосберегающей технологии.
Ключевые слова
Рассмотрены направления применения неметаллического композитного тканого материала при усилении эксплуатируемых железобетонных конструкций. Показано, что основным фактором, обеспечивающим надежность конструкции, является сцепление композитного тканого материала с бетоном железобетонной конструкции. Авторами предложена оригинальная методика экспериментальной оценки сцепления композитного тканого материала с бетоном. Установлены схемы разрушения изгибаемых элементов, усиленных внешним армированием композитным тканым материалом. Доказано, что внешнее армирование композитными материалами должно обеспечивать включение в работу элементов усиления совместно с усиливаемой конструкцией, при этом усиленная железобетонная конструкция представляет собой сложную техническую систему. Авторами проведены экспериментальные исследования конструкций, усиленных композитными материалами различных видов. Были испытаны железобетонные балки с рабочей арматурой класса А500 и с арматурой класса А600, усиленные холстами из стеклоткани и углеткани, углеламинатами. Часть из них на торцах имели U-образные анкеры из композитного материала. Усиление балок выполнено наклейкой на растянутую ткань углеволокна, число слоев которого варьировалось от 1 до 4. В качестве опытных образцов использовались балки длиной 1290 мм с поперечным сечением 120х190. Балки, усиленные одним слоем углепластика, разрушались с его отслоением, разрушение стальных образцов - по бетону сжатой зоны. Усиление балок увеличило несущую способность до 130%. В статье сформулированы основные направления развития исследований конструкций с композитной тканой арматурой.
Ключевые слова
Хлоридная агрессия - одна из главных причин коррозии арматуры бетонных конструкций, в основном шельфовых и прибрежных сооружений. Проникновение хлорид-ионов вследствие капиллярного всасывания и диффузии разрушает пассивирующую защитную пленку на арматуре, вследствие чего происходит быстрое разрушение защитного слоя бетона. В данном исследовании усовершенствована модель диффузии хлорид-ионов и разработано программное обеспечение для анализа долговечности. Выполнено моделирование концентрации ионов хлора по глубине защитного слоя бетона железобетонной конструкции в зависимости условий ее эксплуатации. Выполнена верификация модели для решения задачи определения концентрации хлора в защитном слое бетона гидротехнических сооружений. Хлорид-ионы имеют наибольшую активирующую способность из всех видов анионов. Они разрушают пассивирующую пленку на поверхности арматуры в местах, где концентрация достигает критического значения (как правило, 0,4% от массы цемента (ЕN 206-1)). Анализ экспериментальных данных показал, что содержание хлорид-ионов в исследуемых образцах превышает критическую величину. Получена хорошая сходимость экспериментальных данных с результатами расчетов по конечноразностной модели. Разработанное программное обеспечение позволило оценить влияние параметров внешней среды на процессы коррозии. Модель верифицирована с характеристиками коррозии, полученными в ходе авторских полевых обследований портовых сооружений на о. Сахалин. Подтверждено, что для указанных сооружений локально достигается предельная концентрация ионов хлора в бетоне приарматурной зоны, подверженной коррозионному разрушению. Дальнейшие исследования направлены формирование экспериментальной базы - сбор фактического материала в портах Дальнего Востока.
Ключевые слова
Представлен обзор работ, посвященных вопросу проектирования прибрежных гравитационных сооружений, выполненных из цилиндрических, заполненных грунтом оболочек. На основе обзора методик определения и расчета предельно допустимых перемещений заполненных грунтом оболочек с учетом взаимодействия с грунтом основания авторами выявлены критерии значения предельных перемещений, которым должны удовлетворять условия расчета. Авторы рекомендуют помимо общих требований к определению предельных перемещений и функционального назначения сооружения (выражающегося в учете особенностей технологического процесса его эксплуатации) определять также предельные перемещения грунта основания с последующим выделением наименьших (критических) значений. Для определения предельных перемещений грунта основания для начальных стадий проектирования предлагается использовать данные известных штамповых испытаний для схожих грунтовых условий. В качестве критерия определения предельной осадки предлагается рассматривать момент начала развития фазы пластических деформаций в грунте.
Ключевые слова
В настоящее время в отечественных нормативно-правовых актах отсутствуют методы сопоставления степени повреждений сейсмостойких зданий и сооружений с их динамическими характеристиками, что не позволяет специалистам производить предварительную оценку сейсмостойкости проектируемого или эксплуатируемого объекта. В данной статье произведена оценка сейсмостойкости монолитного железобетонного здания башенного типа как нелинейной системы. Оценка производится на основе нового интегрального критерия отказа нелинейной системы - изменение мгновенной частоты собственных колебаний. Полученный уровень соответствующего изменения значения мгновенной частоты собственных колебаний вследствие полученных повреждений сопоставляется с действующими нормативно-правовыми актами РФ, методиками МЧС и результатами ряда численных экспериментов.
Ключевые слова
Определяются возможности комплексного применения инновационных способов озеленения для городов Приморского края. На основе анализа зарубежного опыта выявляются основные виды конструкций и технологий вертикального озеленения, приемлемые для использования в местных условиях, проводится сравнение цветофактурной палитры растительности, используемой за рубежом и региональной. На примере экологической реконструкции конкретного объекта показан эффект увеличения площади озеленения на основе комплексного применения технологий вертикального озеленения для всех архитектурных поверхностей.
Ключевые слова
Работа посвящена выявлению резервов пространственного развития полуострова Шкота (Владивосток) в рамках территориально-коммуникационной модели города по методике матриц пространственных диспропорций. Мерой эффективности пространственной организации города в рамках данной модели является выбор - пространственно-временная доступность видов деятельности, социальных контактов, благ и услуг. Задачи исследования состояли в определении показателей эффективности территориальной организации полуострова: плотности населения, интенсивности использования, транспортной доступности; кластеризации территорий по уровням градостроительной организации, выявлении диспропорций и определении направлений пространственного развития территорий полуострова Шкота, а также в разработке рекомендаций для повышения структурно-функциональной эффективности территориальной организации полуострова Шкота. В данной работе впервые в исследовании территорий города Владивостока были применены алгоритмические методы анализа количественных городских данных и выполнено построение территориально-коммуникационной модели города. Используемые типы данных включают информацию о численности и распределении населения, общественной застройки, интенсивности использования и популярности территорий, транспортной доступности территорий в структуре города. Результаты исследования эффективности пространственной организации полуострова Шкота могут в дальнейшем использоваться в практике разработки и мониторинга документов территориального планирования города; определять приоритетные направления комплексной политики устранения диспропорций пространственной структуры города, а также могут быть применены для оценки влияния проектных решений на изменение эффективности пространственной организации города в целом и изменение качества жизни населения, в том числе за счет устранения ранее сложившихся диспропорций развития территорий.
