Удосконалено методику розв'язання задач згину пластин з коловою межею та системою прямолінійних тріщин, береги яких гладко контактують. Впереше розв'язано задачі про згин нескінченної пластини з круговим отвором та абсолютно жорсткою круговою шайбою та системою тріщин, з урахуванням контакту їх берегів. Досліджено взаємодію кругового отвору (жорсткої шайби) з системою прямолінійних тріщин і вплив контакту берегів тріщин на межове навантаження, яке може бути застосоване до пластин. Встановлено навантаження, за якого можливе відставання берегів тріщин.

  Скачати повний текст

Опрацьовано конструктивно-технологічні методи підвищення втомної довговічності титанових елементів болтових з'єднань конструкції літака. Експериментально досліджено опір втомлюваності гладкої смуги та визначено вплив матеріалу та захисного покриття шайб, величини контактного тиску й амплітуди відносних переміщень у контактній парі за умов фретинг-корозії. Сформульовано розрахунково-експериментальні залежності для визначення втомної довговічності гладких конструктивних елементів зі сплаву ВТ6. Вивчено характеристики напружено-деформованого стану гладких конструктивних елементів з використанням сучасних розрахункових методів, реалізованих у системі CAD / CAM / CAE ANSYS. Запропоновано метод і розроблено фізичну та математичну моделі для визначення впливу конструктивно-технологічних параметрів однозрізного болтового з'єднання на розподіл тиску у зоні контакту болта зі стінкою отвору у пакеті, гайкою та головкою болта. Експериментально досліджено вплив радіального натягу та затяжку болтів на втомну довговічність смуг з отворами, одно- та двозрізних з'єднань зі сплаву ВТ6. Визначено конструктивно-технологічні межі для виконання з'єднань з даного титанового сплаву залежно від діаметра та матеріалу болтів, величини радіального натягу та товщини з'єднуваного пакета. З'ясовано вплив осьової затяжки болтів та радіального натягу на піддатливість і розподіл зусиль між болтами однозрізного багатоболтового з'єднання зі сплаву ВТ6.

  Скачати повний текст

Розроблено нові конструктивні й технологічні методи для підвищення довговічності робочих оганів установок електровідцентрових насосів (РО УЕВН). Розроблено стендове та методичне забезпечення експериментальних досліджень з півдищення довговічності РО УЕВН. Створено тривимірну модель його робочих коліс (РК) і проведено імітаційне моделювання впливу прикладеного навантаження на лопаті РК та величину його зносу, на розподіл статичних напружень по тілу РК і характеристики УЕВН. Проведено дослідження на зносостійкість обраних пар тертя ступенів насоса (СН), виявлено вплив методу термічної обробки на зміну розмірів виливків РК і направляючих апаратів (НА) з сірого, модифікованого церієм чавуну та встановлено емпіричні залежності для визначення їх від'ємних допусків. Розроблено комбіновану конструкцію СН УЕВН з поліамідною робочою частиною, виготовлено й апробовано захисні втулки вала та опорних шайб підвищеної зносостійкості. Проведено промислові дослідження УЕВН з РО підвищеної довговічності, підтверджено підвищення їх стійкості у 2 - 2,5 рази.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель функціонування автономного рульового гідроагрегату з високим ступенем адекватності. Проведено аналітичне дослідження зусиль, що виникають на похилій шайбі аксіально-плунжерного насоса. Виконані аналітичні дослідження дозволяють розраховувати силову дію похилої шайби за малого тиску з урахуванням сил тертя та люфтів у з'єднаннях поршневої групи. Одержано математичну модель робочого процесу у гідроциліндрі з урахуванням наявності газоповітряної фази у робочій рідині, а також можливого розриву течії. Визначено основні характеристики та принципові схеми за умов удосконалення гідроагрегату, вибрано перспективні схеми. Виконано числові розрахунки на ЕОМ, визначено динамічну жорсткість гідроциліндра залежно від різних параметрів у діапазоні частот <$E10~ symbol Ь ~200~ roman Гц>. Досліджено шляхи поліпшення динамічних характеристик автономного об'ємного гідроагрегату. На базі нелінійної математичної моделі електромеханічного перетворювача одержано оптимальні параметри контура замикання з урахуванням додаткового зворотного зв'язку за кутовою швидкістю ротора. Доведено, що динамічні характеристики гідроагрегату за цього підвищуються. Запропонована структура замикання дозволила істотно збільшити жорсткість за навантаженням і забезпечити необхідну точність управління насосом.

  Скачати повний текст

Вперше створено математичну діагностичну модель установки електровідцентрових насосів (УЕВН), яка дозволяє описати зміну крутного моменту на валу заглибного електродвигуна (ЗЕД), обумовленого впливом дефектів робочих органів відцентрового насоса (величиною зносу спрямовувальних апаратів, робочих коліс, опорних шайб - нижніх і верхніх, захисних втулок валу). Наведено діагностичну модель ЗЕД, відцентрового насоса (ВН) та УЕВН в цілому, яка дозволяє визначити умови її працездатності. Встановлено закономірності зміни крутного моменту на валу ЗЕД, обумовлені впливом свердловинних факторів. З'ясовано, що напрацювання різних типорозмірів УЕВН до відмови на нафтопромислах Східної України описується експоненціальним законом розподілу та визначено його параметри, що дозволило розрахувати показники ефективності розробленої системи діагностування. Визначено закономірності зміни рівня гармонічних складових у спектрі крутного моменту на валу ЗЕД, обумовлені зносом робочих органів ВН. Виявлено діагностичну ознаку - відношення суми рівнів перших трьох гармонік до суми рівнів четвертої та п'ятої гармонік у спектрі крутного моменту.

  Скачати повний текст

Установлено особливості взаємодії зовнішніх інтерференційних полів з об'ємними амплітудно-фазовими голограмами (АФГ) залежно від впливу амплітудного й фазового компонентів та їх відносного фазового зсуву. Одержано залежності, які використано для створення нових пристроїв: системи активної просторової стабілізації інтерференційної картини під час запису тривимірних пропускаючих голограм (ТПГ) у фотохромних середовищах, пристрою для амплітудної модуляції й фазово-амплітудного перетворення світлової хвилі, пристрою для безконтактного виміру лінійних переміщень у нанометровому діапазоні. Показано можливість застосування емульсій з ГМК для запису високоефективних ТПГ великої площі. Одержано голограми-генератори світлових пучків з топологічними дефектами хвильового фронту. Розроблено голографічні методи діагностики структурних неоднорідностей і внутрішніх механічних напруг у композитних листових матеріалах (фольгованому гетинаксі та склотекстоліті), прокаті титанового сплаву ВТ5-1 і монокристалічних кремнійових шайбах.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена питанню підвищення стійкості і керованості транспортного руху блочно-модульного агрегату на основі модульного енергетичного засобу (МЕЗ) змінного тягового класу 1,4-3. МЕЗ складається з енергетичного (ЕМ) та технологічного (ТМ) модулів, шарнірно поєднаних між собою у горизонтальній площині. Для обмеження кутової рухомості ТМ відносно ЕМ приєднувальний (навісний) механізм першого обладнано двома гідроциліндрами. Для підвищення стійкості та керованості руху МТА на основі МЕЗ один з вказаних гідроциліндрів обладнаний дроселем у вигляді шайби, діаметр прохідного отвору якого прийнято рівним 2 мм. Це дозволяє отримати значення коефіцієнта гідравлічного опору даного дроселя (Км) не менш, ніж 106 Нмс/рад. Саме за такого значення Км, розворотний момент, який діє на МТА з боку його технологічної частини, здатний повернути ТМ лише на 1,25о. Зменшення фазових частотних характеристик коливань енергетичного модуля досягає при цьому 150о. На практиці, це призводить до зменшення запізнень його реакції з 7,6 до 2,4 с при одночасному зменшенню амплітуди коливань майже у 17 разів. При зростанні швидкості руху блочно-модульного агрегату від 2 до 5 м/с амплітудні частотні характеристики відпрацювання технологічним модулем разом із навішеним на нього знаряддям, а також енергетичним модулем МЕЗ мало змінюються та мають резонансний пік, який припадає на частоту 10 с-1. У порівнянні із технологічним, АЧХ відтворення енергетичним модулем у вигляді розворотного моменту, − менше. Характер стійкості руху блочно-модульного агрегату є практично інваріантним по відношенню до коефіцієнтів опору уводу шин переднього та заднього мостів енергетичного модуля МЕЗ. Установка шин моста технологічного модуля із загальним коефіцієнтом опору уводу на рівні 260 кН/рад. і більш, сприяє зменшенню амплітуди як його коливань, так й коливань енергетичного модуля. У діапазонах частот зміни збурення 0…5 та 10…20 с-1 кут повороту ТМ практично не перевищує 4о. Дисперсія кутових коливань технологічного модуля МЕЗ із навішеним на нього плугом при рухові агрегату по злущеному полю зосереджена у відносно вузькому діапазоні частот 0,25…1,50 с-1. Під час переміщення блочно-модульного МТА по необробленому фону цей діапазон удвічі ширший і становить 0,25…3,00 с-1. Це вказує на те, що коливання ТМ із плугом на злущеному полі носять більш низькочастотний характер, ніж на необробленому. При уведені гідравлічного демпфера із коефіцієнтом опору не менш, ніж 106 Нмс/рад. максимальне значення позитивного кореляційного зв'язку між кутовими коливаннями технологічного та енергетичного модулів МЕЗ зростає до позначки 0,87, тобто збільшується у 2,7 рази. У цьому випадку ЕМ та ТМ практично разом протидіють збурювальному впливу розворотного моменту, що позитивно відображається на стійкості руху усього блочно-модульного МТА. Гідравлічне демпфірування гідроциліндра технологічного модуля із коефіцієнтом жорсткості не менш ніж 106 Нмс/рад. дозволяє довести максимум взаємного кореляційного зв'язку між керуючим впливом та курсовим кутом енергетичного модуля до 0,89, змістити його вправо від нульової ординати і зменшити запізнення реакції курсового кута на зміну кута повороту керуючих коліс енергетичного модуля майже удвічі. Упровадження орного блочно-модульного агрегату, який налагоджено згідно розробленим практичним рекомендаціям, дозволяє збільшити змінну продуктивність роботи МТА та зменшити витрати праці на 8,4%.^UThe thesis is devoted to increasing the stability and controllability of a block-modular unit's traffic based on a modular power unit (MPU) of variable traction class 1,4-3. MPU consists of power (PM) and technological (TM) modules interconnected in the horizontal plane. To limit the TM's angular mobility relative to the PM, the connecting device of the first one is equipped with two hydraulic cylinders. To increase the MTU traffic stability and controllability, one of the indicated hydraulic cylinders is equipped with a washer-shaped throttle, the bore diameter of which is assumed to be 2 mm. This allows obtaining the hydraulic resistance coefficient value of the given throttle (Km) not less than 106 N∙m∙s∙rad-1. With this value of Km, the unfolding torque acting on the MTU from the side of its technological part is capable of turning the TM only by 1,25°. The decrease in the phase-frequency characteristics of the energy module oscillations reaches 150°. In practice, this leads to a reduction in the delay in his reaction to a disturbance from 7,6 to 2,4 s, while the amplitude of oscillations decreases by almost 17 times. With an increase in the speed of the block-modular unit from 2 to 5 m∙s-1, the amplitude-frequency characteristics of the disturbance processing by the technological module together with the tool attached to it, as well as the power module of the MPU, change little and have a resonance peak, which falls at a frequency of 10 s-1. Compared with the technological one, the frequency response of the disturbance's reproduction in the form of a turning torque by the energy module is less. The nature of the block-modular unit's movement's stability is practically invariant concerning the drag coefficients of the tire slip of the front and rear axles of the power module of the MPU. Installation of the technological module's axle tires with a total drag coefficient of 260 kN∙rad-1 and more contributes to a decrease in the amplitude of both its oscillations and the oscillations of the energy module. In the frequency ranges of the disturbance change of 0-5 and 10-20 s-1, the TM rotation angle does not exceed 4о at all. The dispersion of the MPU technological module's angular vibrations with a plow attached to it when the unit moves along the field is concentrated in a relatively narrow frequency range of 0,25-1,.50 s-1. During a block-modular MTU movement on an unprocessed background, this range is twice as wide: 0,25-3,00 s-1. This indicates that the TM's vibrations with a plow on a roughened field are lower than those on an untreated one. The introduction of a hydraulic damper with a resistance coefficient of at least 106 N∙m∙s∙rad-1. The maximum value of the positive correlation between the angular oscillations of the technological and power modules of the MPU increases to 0,87, that is, increases by 2,7 times. In this case, PM and TM practically together counteract the disturbing influence in the form of a turning torque, which positively affects the entire block-modular MTU movement's stability. Hydraulic damping of the technological module's hydraulic cylinder with a stiffness coefficient not less than 106 N∙m∙s∙rad-1 allows to bring the maximum of the mutual correlation between the control influence and the heading angle of the energy module to 0,89, shift it to the right of the zero ordinate and reduce the delay the reaction of the heading angle to the change in the steering angle of the control wheels of the power module is almost doubled. The introduction of a plow block-modular unit, tuned according to the developed practical recommendations, allows increasing performance and reducing labor costs by 8,4%.

Дисертаційна робота присвячена розробці методів розрахунку оболонкових конструкцій з неоднорідними параметрами.Розроблено ефективний алгоритм прискорення збіжності ітераційних процесів, що виникають при розв'язуванні нелінійних задач розрахунку і вибору оптимальних параметрів оболонкових елементів конструкцій сучасної техніки (зокрема, кільцевих пластин, чутливих мембран синусоїдального профілю, динамометричних шайб, сильфонів), несиметрично навантажених неоднорідних оболонок обертання з довільною формою меридіану та змінною жорсткістю при великих переміщеннях. Підхід ґрунтується на використанні авторських прийомів спільного застосуван¬ня методу релаксуючих множників (лінійна екстраполяція), поліномів Лагранжа і Ньютона (в формі методу Адамса) та ітераційного процесу Ейткена – Стеффенсена. Суть підходу полягає в зменшенні кількість етапів ітераційного процесу розв'я-зування послідовності лінійних крайових задач шляхом періодичної екстраполяції значень лінійних складових на основі вдалих попередніх кроків, замість проведення всього обсягу обчислень на k-му кроці.Побудовані ефективні алгоритми та наведені результати розв'язування неліній¬них крайових задач для різних математичних моделей опису поведінки таких оболо¬нок з нерегулярними параметрами. Достовірність підходу підтверджена результата¬ми спеціальних експериментальних досліджень. Для випадку несиметрично навантажених оболонок обертання змінної уздовж меридіану жорсткості розроблений алгоритм застосовано для зменшення кількості розв'язання крайових задач для систем звичайних диференціальних рівнянь зі змінними коефіцієнтами шляхом прогнозування значень коефіцієнтів розкладень відшукуваних функцій в ряди Фур'є. Для змінної у двох напрямках жорсткості задача розв'язується шляхом засто-сування дискретно-континуального методу прямих, коли в окружному напрямку використовується скінченно-різницевий підхід, в меридіональному – задача інтегру-вання одновимірних крайових задач, а розроблений алгоритм прискорення збіжності – для зменшення кількості розв'язувань таких задач.Результати дисертації, які подані у вигляді опису алгоритмів, графіків і таблиць числових розрахунків та даних експериментальних досліджень, можуть бути безпо-середньо використані для скорочення обчислювальних витрат в задачах розрахунку і вибору оптимальних параметрів широкого спектру задач механіки оболонок.Ключові слова: прискорення збіжності, числові алгоритми, змінна жорсткість, гнучкі оболонкові елементи, великі переміщення, експериментальні дослідження.^UThe dissertation is devoted to the development of methods for calculating shell structures with inhomogeneous parameters.An effective algorithm for accelerating the convergence of iterative processes arising in solving nonlinear problems of calculation and selection of optimal parameters of shell elements of structures of modern technology (in particular, annular plates, sensitive membranes of sinusoidal profile, dynamometric washers, bellows) meridian shape and for accelerating the variable stiffness at large displacements was developed.The approach is based on the usage of the author's methods of joint application of the relaxing multiplier method (linear extrapolation), Lagrange and Newton polynomials (in the form of the Adams method) and the Aitken-Stefansson iterative process.The essence of the approach is to reduce the number of stages of the iterative process of solving a sequence of linear boundary value problems by periodically extrapolating the values of linear components based on successful previous steps, instead of performing the entire volume of calculations on the k-th step.Effective algorithms are constructed and the results of solving nonlinear boundary value problems for various mathematical models of describing the behavior of such shells with irregular parameters are presented. The reliability of the approach is confirmed by the results of special experimental studies.For the case of asymmetrically loaded shells of rotation of a variable along the stiffness meridian, the developed algorithm is used to reduce the number of solutions of boundary value problems for systems of ordinary differential equations with variable coefficients by predicting the values of coefficients of Fourier series.For a variable in two directions of rigidity the problem is solved by applying the discrete-continuum method of lines, when in the circumferential direction a finite-difference approach is used, in the meridional - the problem of integrating one-dimensional boundary value problems, and the developed algorithm for convergence acceleration tasks.The results of the dissertation, which are presented in the form of a description of algorithms, graphs and tables of numerical calculations and experimental data, can be directly used to reduce computational costs in calculation problems and select optimal parameters for a wide range of shell mechanics problems.Keywords: convergence acceleration, numerical algorithms, variable stiffness, flexible shell elements, large displacements, experimental studies

Сьогодні дуже велике значення у світі приділяється розвитку атомних станцій малої потужності (АСМП). Україна зі своїм великим машинобудівним потенціалом має зайняти достойне місце серед виробників необхідного для АСМП обладнання. Одним з основних елементів реакторної установки (РУ) є парогенератор (ПГ).В роботі виконано аналіз стану розробки АСМП, існуючих конструкцій ПГ. З аналізу використаних конструкцій ПГ зроблено висновок, що найбільш прийнятним є ПГ з коаксіальними змійовиками. У якості матеріалу теплообмінних трубок використовуються титанові сплави. За прототип конструкції вибрано вертикальний ПГ з перегрівом пари, що використовується у ядерній енергетичній установці КЛТ-40С. Запропоновано конструкцію ПГ, яка не має недоліків прямоточних ПГ та дозволяє здійснювати продувку, яка суттєво спрощує водно-хімічний режим. Проведено розрахункове співставлення різних схем паротурбінних установок, яке показало підвищення абсолютного електричного ККД з ускладненням теплової схеми за рахунок використання регенеративних підігрівачів, проміжного сепаратору та перегрівача пари. Показано, що кожний захід приводить до підвищення ККД приблизно на 1 %. Розроблено методику техніко-економічного розрахунку ПГ. Для оптимізації за критерієм мінімуму приведених витрат необхідно визначити вартість ПГ та витрати електроенергії на циркуляцію теплоносія та робочого тіла через нього. Для визначення вартості розроблено конструкційний розрахунок ПГ, а саме розмірів основних його елементів: теплообмінних трубок (ТОТ), циліндричної частини, кришки, днища та патрубку корпусу. Показано, що розглянута конструкція має певні особливості, а саме для визначення основних розмірів треба задавати п'ять параметрів, замість чотирьох для решти теплообмінних апаратів: діаметр ТОТ, крок розташування ТОТ у вертикальному та горизонтальному напрямках, швидкість живильної води в ТОТ та швидкість теплоносія у міжтрубному просторі. Останній параметр визначає кількість рядів концентричних змієвиків, які складають площу теплообміну.При розробці алгоритму теплового розрахунку проаналізовані різні формули для визначення коефіцієнтів тепловіддачі при поперечному обтіканні теплоносієм горизонтальних змієвиків та при протіканні робочого тіла в теплообмінних трубках на п'яти ділянках теплообміну. Проведено варіантні розрахунки для визначення впливу основних конструктивних параметрів на площу теплообміну ПГ. Розроблено методику гідравлічного розрахунку теплообмінної поверхні та ділянок до та після поверхні теплообміну у ПГ. Проведено варіантні розрахунки для визначення впливу конструктивних параметрів на гідравлічний опір парогенератору. Досліджено умови, які забезпечують гідравлічну стійкість роботи прямоточного парогенератору. Проведено аналіз математичної моделі, яка пояснює виникнення гідравлічної нестійкості в каналі з двофазним робочим тілом. Зроблено фізичне пояснення використання дросельної шайби на вхідній ділянці для запобігання виникнення нестійкості. Показано, що додатковий опір може бути забезпечений певними розмірами живильної трубки, яка підводить воду до теплообмінної трубки. В результаті аналізу умови досягнення гідравлічної стійкості виявлено недостатню визначеність цієї нерівності. Запропоновано визначати додатковий опір через врахування можливого відхилення розмірів теплообмінних труб, які серед розглянутих параметрів, найбільше впливають на розрахунковий гідравлічний опір ТОТ. Проведено оптимізацію основних конструктивних параметрів прямоточного ПГ. При розрахунку вартості ПГ було враховано витрати на зварювання ТОТ. Це дозволили визначити оптимальний діаметр ТОТ за мінімумом приведених витрат. Оптимальна швидкість живильної води на вході в ТОТ дорівнює 0.71 м/с. Визначено, що товщина кільцевого зазору між корпусом та шахтою для проходу теплоносія визначається з умови мінімуму гідравлічного опору при виході теплоносія з патрубку.^UToday, the world attaches great importance to the development of low-power nuclear power plants (NPPs). Ukraine with a large machine-building potential should take its rightful place among the manufacturers of equipment necessary for AIPS. One of the main elements of a reactor plant (RP) is a steam generator (SG).The paper analyzes the state of development of low-power NPPs, existing structures of SGs. From the analysis of the used SG designs, it was concluded that the most acceptable is the SG with coaxial coils. Titanium alloys are used as the material for the heat exchange tubes. A vertical steam generator with steam superheating used in the KLT-40S NPP was chosen as a prototype of the design. The proposed design of SG does not have the drawbacks of direct-flow SG and allows for blowing, which greatly simplifies the water-chemical regime. A computational comparison of different schemes of steam turbine plants was carried out, which showed an increase in the absolute electrical efficiency with a complication of the thermal scheme due to the use of regenerative heaters, an intermediate separator and a steam superheater. It is shown that each measure leads to an increase in efficiency by about 1%.The technique of technical and economic calculation of SG has been developed. To optimize according to the criterion of the minimum of the reduced costs, it is necessary to determine the cost of the SG and the energy consumption for the circulation of the coolant and the working fluid through it. To determine the cost, a structural calculation of the SG has been developed, namely, the dimensions of its main elements: heat exchange tubes (HET), cylindrical part, cover, bottom and housing branch pipe. It is shown that the design under consideration has certain features, namely, to determine the main dimensions, it is necessary to set five parameters, instead of four for the rest of the heat exchangers: the HET diameter, the HET positioning step in the vertical and horizontal directions, the feed water velocity in the HET and the coolant velocity in the annular space. The last parameter determines the number of rows of concentric coils that make up the heat transfer area.When developing an algorithm for thermal calculation, various formulas for determining the heat transfer coefficients were analyzed for the transverse flow of the coolant around horizontal coils and for the flow of the working fluid in the heat exchange tubes at five heat transfer sections. Variant calculations were carried out to determine the influence of the main design parameters on the SG heat exchange area. A method has been developed for the hydraulic calculation of the heat-exchange surface and areas before and after the heat-exchange surface in the SG. Variant calculations have been made to determine the effect of design parameters on the hydraulic resistance of the steam generator. The conditions that ensure the hydraulic stability of the operation of a once-through steam generator (OTSG) have been investigated. The analysis of the mathematical model that explains the occurrence of hydraulic instability in a channel with a two-phase working fluid is carried out. A physical explanation is made for the use of a throttling washer in the inlet section to prevent instability from occurring. It is shown that additional resistance can be provided by certain dimensions of the feed tube supplying water to the HET. As a result of the analysis of the conditions for achieving hydraulic stability, an insufficient certainty of this inequality was revealed. It is proposed to determine the additional resistance, taking into account the possible deviation of the dimensions of the HETs, which among the considered parameters most affect the calculated hydraulic resistance of the HET. Optimization of the main design parameters of the OTSG was carried out. When calculating the cost of the SG, the costs of welding HET were taken into account. This made it possible to determine the optimal diameter of the HET based on the minimum of the reduced costs. The optimal speed of the feed water at the inlet to the HET is 0.71 m / s. It was determined that the thickness of the annular gap between the casing and the shaft for the passage of the coolant is determined from the condition of the minimum hydraulic resistance when the coolant leaves the nozzle.