Одержано розв'язки задачі застосування та обгрунтування єдиного підходу, що базується на методах оптимального розбиття множин, для розробки ефективних алгоритмів розв'язання задач глобальної оптимізації, побудови оптимальних квадратур та задач групового вибору. Для задач глобальної оптимізації обгрунтовано зведення задачі глобальної оптимізації до задачі оптимального розбиття, а також розроблено новий алгоритм глобальної оптимізації багатоекстремальної функції, заснований на зведенні задачі глобальної оптимізації до задачі оптимального розбиття множин з одночасним пошуком усіх локальних мінімумів функції та їх зон притягання, з наступним вибором глобального мінімуму. Запропоновано нову модифікацію функції штрафу за помилку, що допускається у разі віднесення будь-якої точки з зони притягання одного локального мінімуму до зони притягання іншого. Стосовно задач побудови оптимальних квадратур для функціональних класів, заданих квазиметриками, наведено новий наближений метод чисельного пошуку оптимальних вузлів та оптимальних коефіцієнтів квадратурної формули, а також найкращої гарантованої точності, заснований на зведенні задачі побудови оптимальних квадратур до задачі оптимального розбиття множин на підмножини з пошуком координат центрів цих підмножин, які співпадають з координатами оптимальних вузлів квадратурної формули. Розроблено декілька модифікацій нового алгоритму наближеного обчислення оптимальних коефіцієнтів квадратурних формул як лебегових мір підмножин, на які розбивається вихідна множина. На відміну від відомих результатів, одержаних для випадків, коли вузли оптимальної квадратури, що є центрами оптимального розбиття, співпадають з центрами оптимального покриття, розроблені алгортми вперше для будь-яких функціональних класів, заданих квазиметриками, дали змогу числовоми методами знаходити оптимальні вузли, оптимальні коефіцієнти квадратури та значення для найкращої гарантованої точності для будь-якого числа вузлів квадратурної формули.

  Скачати повний текст

Досліджено взаємодії тріщин з урахуванням їх закриття у пластинах, що згинаються. Проведено моделювання контакту берегів тріщин на підставі гіпотези Кірхгофа у межах двомірних теорій узагальненого плоского напруженого стану і технічної теорії згину. За геометрично лінійного підходу враховано антисиметричні моди розкриття дефектів. Сформульовано нові задачі про згин безмежної пластини з системою прямолінійних довільно розташованих тріщин з урахуванням взаємодії їх берегів. Одержано системи сингулярних інтегральних рівнянь щодо невідомих функцій стрибків переміщень і кутів повороту нормалі на лініях розрізів. За допомогою методів малого параметра та механічних квадратур знайдено та проаналізовано розв'язки задач про взаємодію двох взаємно перпендикулярних і паралельних зміщених тріщин, а також тріщин і щілин у пластинах, що згинаються. На підставі знайдених розв'язків побудовано залежності коефіцієнтів інтенсивності зусиль і моментів у вершинах тріщин, контактного зусилля та функцій стрибків переміщень і кутів повороту нормалі вздовж розрізів від параметра взаємного розташування дефектів. Для випадку мішаних крайових умов на розрізах розроблено ітераційний алгоритм розв'язання сформульованих задач. З'ясовано, що під час контакту берегів тріщин (закриття) у їх взаємодії частіше проявляються закономірності плоского напруженого стану, ніж згину.

  Скачати повний текст

Розроблено метод визначення аерогідродинамічних характеристик тілесного профілю у несталому потоці в'язкої нестисливої рідини, розташованого поблизу поверхні розподілу тілесного профілю в'язким потоком нестисливої рідини. Поверхня моделюється нерухливою межею з природними межовими умовами "прилипання" потоку. Одержано адекватну поставленому завданню систему межових інтегральних рівнянь. Досліджено потенціали нових типів, узагальнюючих відомий клас сингулярних інтегралів типу Коші, а також для нових фундаментальних рішень оператора Клейна - Гордона - Фока. Побудовано квадратурно-інтерполяційний метод розв'язання одержаної системи межових інтегральних рівнянь. Одержано аерогідродинамічні характеристики тілесного профілю, які добре збігаються з експериментальними даними.

  Скачати повний текст

Запропоновано алгоритми дослідження пружної рівноваги обмежених і нескіченних анізотропних пластинок, послаблених системами отворів та криволінійних тріщин. Алгоритми створено на підставі сумісного застосування методів інтегральних рівнянь, теорії функцій комплексної змінної (ТФКЗ) і розв'язків типу Гріна. Розв'язування інтегральних рівнянь проведено за допомогою методу механічних квадратур. Розроблені алгоритми можуть бути використані безпосередньо для дослідження пружної рівноваги багатозв'язних пластинок з тріщинами, які мають форму з'єднаних півплощин; площин з еліптичним отвором та прямолінійною тріщиною. З використанням побудованого алгоритму створено методику розрахунку статичних криволінійних траєкторій поширення тріщин та запропоновано підхід до знаходження отворів оптимальної форми, біля яких концентрація напружень є мінімальною. Досліджено вплив анізотропії на розподіл напружень біля тріщин в обмежених, нескінченних, кусково-однорідних пластинках. За результатами виконаних рохрахунків та їх аналізу зроблено висновки, які можуть бути використані під час проектування, виготовлення та експлуатації композитних елементів конструкцій.

  Скачати повний текст

Розроблено новий метод розв'язання просторових задач зв'язаної термопружності, що базується на методі Ф-розв'язків. Показано ефективність використання даного методу для дослідження зв'язаних термопружних полів в елементах просторових конструкцій, які представлено циліндрами скінченної довжини, а також скінченними та напівнескінченними плитами, послабленими наскрізними отворами. Виявлено, що запропонований метод дозволяє звести просторову задачу зв'язаної термопружності до добре вивчених систем сингулярних інтегральних рівнянь другого роду, які за допомогою сучасних методів механічних квадратур зводяться до систем лінійних алгебричних рівнянь. Створено ефективні числові схеми та програмне забезпечення, які дозволяють розв'язувати нові задачі дослідження зв'язаних хвильових термопружних полів і виявляти вплив зв'язаності полів на амплітудно-частотні характеристики скінченних циліндрів і динамічну концентрацію напружень у плитах, послаблених наскрізними отворами. Обгрунтовано необхідність використання узагальненої моделі зв'язаної термопружності для розрахунку на міцність конструкцій, створених з сучасних полімерних матеріалів з велкими значеннями коефіцієнта зв'язаності полів.

  Скачати повний текст

Удосконалено аналітико-числовий метод визначення напруженого стану та межової рівноваги пружних і пружно-пластичних неоднорідних оболонок обертання з наскрізними та поверхневими тріщинами з використанням аналога <$Edelta sub c>-моделі у теорії тонких оболонок та апарату узагальнених функцій. Розкрито сутність даного методу, яка полягає у зведенні відповідних ключових рівнянь до систем сингулярних інтеграційних рівнянь (СІР) щодо похідних стрибків переміщень і кутів повороту на лініях тріщин і поверхнях поділу. З використанням запропонованого методу розв'язано нові задачі про напружений стан неоднорідних (складених, за товщиною) циліндричних і сферичних оболонок з тріщинами (наскрізними, внутрішніми та поверхневими) за пружного та пружно-пластичного деформування. Одержані системи СІР розв'язано методами механічних квадратур та межових елементів у поєднанні з умовами пластичності й обмеженості зусиль і моментів біля вершин тріщин. Досліджено вплив межових умов, геометричних і механічних характеристик оболонок на їх межову рівновагу.

  Скачати повний текст

Розроблено спосіб визначення напружень і переміщень у шарах пружної багатошарової основи періодичної структури. Спосіб базується на використанні інтегрального перетворення Ханкеля, Фур'є і методі функцій податливості розв'язання у квадратурах основних крайових задач теорії пружності для пружних багатошарових середовищ. Розглянуті випадки вісесиметричного скруту, плоскої та просторової деформації багатошарової основи періодичної структури. Одержано сингулярне інтегральне рівняння контактної задачі про скрут пружної багатошарової основи періодичної структури. Розроблено методику апріорної оцінки максимальної різниці величин напружень у багатошаровій основі періодичної структури і основі пакетної структури за однакового навантаження. Розроблено новий, інтегральний, підхід до знаходження пружних характеристик двошарової основи. Проведено чисельні експерименти і виявлено нові механічні закономірності.

  Скачати повний текст

Знайдено в аналітичному вигляді оператори поширення для еволюційного хвилеводного рівняння для середовища з втратами. Ці оператори сформульовані у вигляді, що допускає зворотний у часі аналіз поширення сигналів. Уперше одержано аналітичний розв'язок у часовій області для операторів дифракції на межі розділу діелектриків з втратами. На підставі аналізу операторів дифракції виявлено, що на межі двох ізоімпедансних середовищ сингулярна частина операторів відбиття дорівнює нулю. Це означає, що відбитий сигнал не міститиме моментального відгуку на падаючий імпульс, але через наявність дисперсії та різну швидкість поширення у двох середовищах, після проходження фронту сформується відбита хвиля (пізночасовий відгук). Виявлено, що у разі рівності показників заломлення двох середовищ (швидкостей поширення) не відбуватиметься спотворення імпульсу у процесі дифракції, тобто відбита хвиля та хвиля, що пройшла, будуть повторювати форму падаючої хвлі. Запропоновано алгоритм розрахунку випромінювання імпульсного хвильового пучка (ІХП) струмами на апертурі. За цього, для числового представлення інтегралів за радіальним спектром запропоновано використання оптимальної гаусової квадратурної формули. Одержано відповідну квадратуру для гаусового радіального спектра. Цей підхід реалізовано на прикладі випромінювання ІХП радіально-гаусовим розподілом лінійно поляризованих струмів на площині. За результатами аналізу виявлено, що положення амплітудного центру, створюваного ІХП, залежить від відношення тривалості збуджувального імпульсу до поперечного розміру пучка. Введено поняття часового (аналог фазового) центру для ІХП. Показано, що його формування відбувається на значно більших відстанях, ніж амплітудного центру. За допомогою одержаних операторів дифракції та поширення побудовано математичну модель дифракції ІХП на плоскій межі діелектричного напівпростору з втратами.

  Скачати повний текст

Досліджено напружено-деформований стан на контурі криволінійного отвору, частково підсилений несиметричним ребром (системою ребер) змінної жорскості у нескінченній пластинці або складеній пластинчастій конструкції за умов дії на неї силового та моментного розподіленого навантаження на нескінченності, а також зосерджених сил і моментів у торці ребер. З використанням інтегральних залежностей між компонентами тензора напружень і деформацій та уточненого варіанту диференціальних межових умов побудовано системи інтегрально-диференціальних рівнянь з ядрами Гільберта для визначення силових і моментних контактних напружень у зоні підсилення. Методом механічних квадратур та колокації досліджено вплив на напружений стан пластинки несиметричності підсилювальних ребер та їх фізико-геометричних параметрів, анізотропії матеріалу, форми отвору та зовнішнього навантаження, жорсткості диска. Розроблено інженерну методику розв'язання узагальнених контактних задач для складених пластинок (ізотропних пластин з круговими отворами та круглих дисків, несиметрично сполучених між собою тонкими розімкненими пружними елементами або суцільними кільцями), з використанням якої розраховано шліцьові з'єднання у передачах обертального руху та пластинок з видавками.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено побудові математичних моделей динамічної поведінки пластин та циліндричних оболонок, що взаємодіють з шаровими спрямовано армованими композитами. За даних умов, для кожного шару використано динамічні рівняння теорії пружності з точним врахуванням механізму взаємодії матриці та армувань. З метою реалізації побудованих моделей запропоновано спеціальні чисельно-аналітичні алгоритми, що базуються на методах інтегральних перетворень Фур'є і Лапласа та квадратурних формулах для їх обернення. Досліджено напружено-деформований стан елементів конструкції подібного виду, зроблено висновки про час встановлення процесу та перехід до стаціонарного режиму. Оцінено вплив кількості армувань та їх жорсткості на розподіл переміщень та напружень.

  Скачати повний текст

Побудовано та досліджено математичні моделі температурних полів рухомих та нерухомих ізотропних та анізотропних середовищ, в яких діють внутрішні джерела тепла. Враховуючи умови теплообміну, розглянуто моделі у вигляді нелінійних крайових задач для рівняння теплопровідності. Розглянуто математичну модель індукційного нагрівання рухомого середовища у вигляді задачі на спряження двох циліндрів з умовою імпедансного типу. Вперше стосовно розглянутих задач запропоновано замість однієї або двох крайових умов застосовувати нелокальну інтегральну умову. Показано ефективність застосування такої умови в різних задачах. Для розв'язання нелінійних модельних задач застосовано числові та числово-аналітичні методи, такі як метод зведення задачі до відповідного інтегрального рівняння, метод квадратурних формул, метод Роте, різницевий метод. Досліджено збіжність побудованих числових алгоритмів, доведено відповідні теореми.

  Скачати повний текст

Розглянуто задачу дифракції монохроматичної електромагнітної хвилі на ідеально провідній поверхні обертання, що знаходиться в однорідному ізотропному середовищі, та задачу дифракції електромагнітної хвилі на ідеально провідному плоскому екрані, розташованому на межі розділу двох середовищ з різними діелектричними проникностями. Визначена задача дифракції електромагнітної хвилі на ідеально провідній поверхні обертання зводиться до одновимірних сингулярного та гіперсингулярного інтегрального рівнянь зі змінними коефіцієнтами в вісесиметричному випадку та до систем одновимірних сингулярних і гіперсингулярних інтегральних рівнянь зі змінними коефіцієнтами у випадку довільного падіння. Дані інтегральні рівняння числово розв'язуються методом дискретних особливостей з використанням квадратурних формул інтерполяційного типу. Встановлено, що через розв'язок даних рівнянь виражається розсіяне поле та діаграми спрямованості.

  Скачати повний текст

Сформульовано загальну постановку крайової задачі про обтікання реактивного тонкого профілю потенційним потоком нестисливого середовища. Побудовано інтегральне представлення розв'язків математичної моделі обтікання тонкого профілю з в'язкою струминою в потенційному потоці нестислової рідини. Удосконалено метод межових інтегральних рівнянь та досліджено аеродинамічні характеристики профілів з енергетичною механізацією. Впроваджено квадратурно-інтерполяційний метод розв'язку системи межових інтегральних рівнянь, адекватної крайовій задачі про обтікання тонкого профілю з в'язкою струминою потенційним потоком нестислового середовища. Розв'язано задачу зрощення в'язкої струмини з потенційним потоком зовнішнього обтікання. Уперше запропоновано аналітичну залежність імпульсу в'язкої струмини та щільності потенціала зовнішнього потоку ідеальної нестисливої рідини. Розроблено схему геометричної побудови форми струмини, що витікає з задньої кромки профілю без виконання постулату Чаплінга - Жуковського.

  Скачати повний текст

Досліджено математичні моделі динамічних систем у вигляді інтегро-диференціальних рівнянь Вольтерри, розроблено методи, алгоритми та програмні засоби для їх комп'ютерної реалізації. Встановлено, що дієвим шляхом підвищення ефективності методів та засобів комп'ютерного моделювання динамічних систем є застосування інтегро-диференціальних рівнянь типу Вольтерри як математичних моделей цих систем. Запропоновано комплекс квадратурно-різницевих алгоритмів моделювання широкого класу лінійних і нелінійних динамічних систем. Наведено метод чисельного розв'язку інтегро-диференціальних рівнянь зі слабко-сингулярними ядрами, який грунтується на використанні квадратурних формул відкритого типу. Розроблено числовий алгоритм розв'язку інтегро-диференціальних рівнянь Вольтерри з заданими крайовими умовами. Винайдено метод комп'ютерної реалізації нелінійних інтегро-диференціальних моделей Вольтерри, який базується на автоматичній адаптації квадратурних методів розв'язку інтегральних рівнянь. Запропоновано пакет програм для розв'язку задачі Коші та крайової задачі для інтегро-диференціального рівняння Вольтерри в системі Matlab. За допомогою розроблених алгоритмів та програмних засобів розв'язано низку прикладних задач.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Проведено дослідження монотонного раціонального наближення та наближення тригонометричними поліномами, побудовано квадратурні формули на сфері. Встановлено прямий аналог нерівності Бернштейна для монотонних раціональних функцій. Доведено суттєвість експоненційної залежності константи у правій частині нервівності від степеня раціональної функції. Одержано точну константу у цій нерівності для випадку непарних монотонних раціональних функцій. Знайдено явну формулу для нормуючого множника узагальненого ядра Джексона й одержано асимптотично точну оцінку його значень. Розглянуто питання про мінімальну кількість точок в сферичному дизайні. Розроблено явний метод побудови сферичних дизайнів з використанням квадратурних формул, запропоновано метод, що використовує рівномірне розбиття сфери. Доведено, що ці конструкції дозволяють суттєво покращити відомі асимптотичні оцінки зверху мінімальної кількості точок сферичного дизайну в усіх розмірностях більше двох.

  Скачати повний текст

Викладено побудову оптимальних за точністю та близьких до них (оптимальних за порядком, асимптотичне оптимальних) квадратурних формул обчислення інтегралів від швидкоколивних функцій для деяких класів підінтегральних функцій, інтегралів від швидкоколивних функцій загального вигляду та неперервного вейвлет-перетворення. Обгрунтовано методику тестування обчислювальних алгоритмів - програм з метою аналізу їх якості, визначення областей їх диференційованої поведінки. Проведено тестування якості розроблених алгоритмів і оцінок їх характеристик (точності, часу розв'язку задачі та потрібної пам'яті комп'ютера). Розроблено комп'ютерну технологію обчислення інтегралів від швидкоколивних функцій з заданими значеннями характеристик якості за точністю та швидкодією.

  Скачати повний текст

Досліджено задачі оптимізації формул наближеного інтегрування, що використовують інформацію різних типів, базуючись на ряді класів функцій однієї та багатьох змінних. Одержано оптимальну "точкову" квадратурну формулу на перетинах деяких стандартних класів періодичних диференційовних функцій однієї змінної. Розроблено оптимальний алгоритм наближеного інтегралу вздовж d-вимірної кулі, що має n вузлових сфер, на класі диференційовних функцій, що мають певне інтегральне обмеження на градієнт. На деяких класах періодичних функцій d-змінних знайдено оптимальну кубатурну формулу з вузлами у прямокутних сітках та її "інтервальний" аналог.

  Скачати повний текст

Досліджено термопружний стан ізотропних тіл з розміщеними уздовж дуг кіл тріщинами, береги яких гладко контактують уздовж усієї довжини під дією рівномірно розподілених зусиль і сталого теплового потоку на нескінченності. З використанням методів теорії функцій комплексної змінної та комплексних потенціалів розроблено методику розв'язування нових плоских задач термопружності для тіл з теплопроникними тріщинами, розміщеними вздовж довільно орієнтованих дуг кіл. З використання цієї методики розв'язок задачі теплопровідності та термопружності зведено до системи сингулярних інтегральних рівнянь відносно невідомих функцій стрибків температури та дотичних компонент вектора переміщення берегів тріщин відповідно. З використанням методу механічних квадратур побудовино числовий розв'язок цих рівнянь. З'ясовано, що за умови розміщення тріщин уздовж дуг одного кола невідомий стрибок температури між берегами тріщин визначається з системи інтегро-диференціальних рівнянь. Комплексний потенціал плоскої задачі термопружності знайдено в аналітичному вигляді. Для теплоізольованих тріщин, розміщених уздовж дуг кола, знайдено явні вирази для похідної від стрибка температури між берегами тріщин і комплексного потенціалу плоскої задачі термопружності, що у комплесі описують термопружний стан тіла. Проведено числовий аналіз контактних напружень між берегами тріщни і коефіцієнтів інтенсивності напружень. У разі існування повного гладкого контакту берегів тріщини виявлено умови щодо визначення місця та типу процесу відставання їх берегів за зміни зовнішнього навантаження, взаємного розміщення тріщин чи кута їх розхилу.

  Скачати повний текст

З використанням інтегрального перетворення Ханкеля та відомого методу функцій податливості точного розв'язання основних крайових задач теорії пружності для пружних багатошарових середовищ (у квадратурах) розроблено спосіб визначення за допомогою ЕОМ напружень і переміщень у шарах істотно багатошарової пружної основи, які виникають за дії на основу нормального навантаження, що неперервно розподілено в обмеженій області поверхні основи. Запропоновано наближений спосіб розв'язання контактних задач для пружної багатошарової основи, який дає змогу визначити з високою точністю контактні напруження та область контакту гладкого штампу з основою у випадку односторонніх зв'язків між штампом й основою. Сформульовано умови для процесу поступального занурювання штампа з плоскою підошвою у поверхню основи у разі неповного з нею контакту. Розв'язано конкретні просторові задачі про неповний контакт плоского штампа з основою. На прикладі штампа з підошвою у формі квадрата з'ясовано вплив параметрів багатошарової основи (товщини шарів, модуля пружності їх матеріалів) на форму області відокремлення штампа від основи. Наведено методику визначення напружень і переміщень у шарах багатошарової основи, на яку діє штамп.

  Скачати повний текст