Регистрация / Вход
Прислать материал

Нелинейные проблемы механики деформируемого твердого тела с приложениями к задачам аэроупругости, устойчивости и разрушения элементов конструкций

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0205
Организация
КНИТУ-КАИ
Руководитель работ
Паймушин Виталий Николаевич
Продолжительность работ
2009 - 2011, 26 мес.
Бюджетные средства
14 млн
Внебюджетные средства
3,5 млн

Информация отсутствует

Соисполнители

Организация
ФИЦ КазНЦ РАН

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Шлянников Валерий Николаевич

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 15.09.2009
1.1. Качественный анализ уравнений теории упругости, использующих зависимости между истинными напряжениями и конечными деформациями.
1.2. Анализ и исследование физических соотношений, связывающие «истинные» напряжения с «истинными» деформациями при конечных их значениях, построенные для упругого материала на основе феноменологического подхода.
1.3. Аналитические решения задач об упругой статической неустойчивости изотропного стержня со сплошным поперечным сечением и ортотропного
трубчатого образца при растяжении, отличающиеся от известных классических решений тем, что при их постановке не вводится предположение о несжимаемости материала.
1 .4. Установление условий, при выполнении которых чисто теоретическим путем возможны постановка и решение задачи об образовании шейки в образцах
при растяжении.
1.5. Разработка расчетных схем МКЭ пластины с полуэллиптической трещиной различной формы в плане для воспроизведения полного диапазона смешанных форм деформирования.
1.6. Исследование сходимости решения и выбор оптимальных сеток конечных элементов.
1.7. Разработка методики и плана проведения исследований физико-механических свойств многослойной композиционной балки.
1.8. Разработка методики проведения прочностного экспериментально-расчетного исследования физико-механических свойств многослойной
композиционной балки.
1.9. Экспериментальное исследование влияния климатических условий эксплуатации на физико-механические свойства многослойной композиционной балки.
Развернуть
2
16.09.2009 - 02.12.2009
2.1. Точные аналитические решения задач о статических и динамических ФПУ (формах потери устойчивости) кругового стержня, находящегося в
закрученном состоянии под действием равномерного вдоль осевой линии погонного крутящего момента, сформулированные на базе построенных ранее уравнений без учета деформационных параметрических слагаемых.
2.2. Разработка расчетных схем МКЭ пластины с полуэллиптической трещиной и проведение численных исследований для условий маломасштабной и развитой пластичности и ползучести.
2.3. Проведение численных исследований с вариацией формы дефекта, угла ориентации трещины, условий двухосности нагружения и времени ползучести.
2.4. Разработка методики обработки и интерпретации результатов численных исследований по определению параметров стеснения вдоль фронта
полуэллиптического дефекта.
2.5. Разработка варианта конечно-элементного метода для решения сформулированной осесимметричной упругопластической задачи и реализованный в виде соответствующего программного обеспечения.
2.6. Численное решение, построенное на его основе и позволяющее чисто теоретическим путем определить место образования шейки и исследовать начальный этап ее развития в круглых изотропных образцах при растяжении, выполненных из пластичных материалов.
2.7. Формулировка условий сопряжения торцевых сечений тонких ортотропных оболочек с дискретно расположенными стержнями при произвольных
перемещениях; линеаризованные уравнения статического равновесия и возмущенного движения оболочечно-стержневых конструкций с учетом
докритических перемещений и поворотов, построенные для исследования статических и динамических ФПУ указанных конструкций.
2.8. Точные аналитические решения задач о частотах и формах свободных колебаний стержня-полосы с шарнирно опертыми торцевыми сечениями (в рамках понятий теории стержней), которые являются классическими изгибно-сдвиговыми и продольными, и неклассическими безсдвиговыми продольно-поперечными.
2.9. Численные решения аналогичных задач, на основе которых будут выявлены и исследованы условия, при выполнении которых роль указанных неклассических ФСК (форм свободных колебаний) или является незначительной, или они вообще не
могут реализоваться.
Развернуть
3
01.01.2010 - 15.06.2010
3.1. Математическое моделирование геометрически нелинейной динамики упругого винта при произвольном пространственном движении вертолета.
3.2. Оценка значимости членов полученного уравнения для различных режимов полета и решаемых задач аэроупругости (прочность лопастей, втулки и вала или флаттер и дивергенция лопастей).
3.3. Линеаризация полученных уравнений относительно установившегося нелинейного движения винта для расчета аэроупругой устойчивости лопастей при флаттере и дивергенции лопастей на упругой втулке.
3.4. Проведение патентных исследований
3.5. Анализ влияния двухосности нагружения, угла ориентации трещины на НДС полуэллиптического дефекта различной формы в плане при смешанных
формах деформирования в условиях пластичности и ползучести.
3.6. Разработка методики приложения дисковых вихревых теорий к аэроупругому расчету геометрически нелинейных композитных лопастей.
3.7. Разработка методики построения матрицы податливости многослойного композиционного стержня в общем случае сложного нелинейного нагружения по результатам расчетных и натурных экспериментов.
3.8. Численные исследования параметров НДС в условиях пластичности и ползучести испытательных образцов экспериментальной механики разрушения.
3.9. Разработка расчетных схем МКЭ компактного образца при внецентренном растяжении, пластины с центральной трещиной, балочного образца при изгибе при различных геометрических параметрах трещины.
3.10. Исследование сходимости решения и выбор оптимальных сеток конечных элементов.
3.11. Отладка расчетных схем и проведение численных исследований
3.12. Разработка методики обработки и интерпретации результатов численных исследований. Анализ влияния геометрических параметров дефекта, времени ползучести на НДС образцов.
3.13. Расчет амплитудных коэффициентов разложения параметров НДС в области вершины дефекта для различных геометрических параметров трещины, времени ползучести.
Развернуть
4
16.06.2010 - 02.12.2010
4.1. Исследование упругопластической неустойчивости плоских стержней при растяжении.
4.2. Построение новых уточненных вариантов теории ортотропных однородных пластин при малых перемещениях и многослойных неоднородных оболочек при произвольных перемещениях.
4.3. Разработка конечно-элементного метода решения соответствующих задач для тел произвольной формы, построенный на основе трехмерных
уравнений В.В. Новожилова при конечных деформациях и перемещениях и уравнений теории течения, составленных для изотропного материала
относительно компонент истинных напряжений и деформаций.
4.4. Анализ процесса образования шейки в плоских образцах прямоугольного поперечного сечения при их растяжении, проведенный на основе построенного метода.
4.5. Проведение патентных исследований
4.6. Экспериментальные исследования характеристик статической прочности, малоцикловой усталости и циклической трещиностойкости образцов из моно и
композитных материалов.
4.7. Определение кривых повторно статического и малоциклового деформирования и кинетики петель упруго-пластического гистерезиса на гладких и надрезанных образцах при гармоническом нагружении.
4.8. Новый вариант уточненной теории ортотропных пластин, построенный с использованием одномерных тригонометрических базисных функций, что позволяет точно удовлетворить всем статическим граничным условиям на лицевых поверхностях пластины, учесть все поперечные компоненты
деформаций по ее толщине.
4.9. Непротиворечивые уравнения уточненной теории многослойных оболочек с произвольным числом слоев при произвольных перемещениях, исходя из которых строятся линеаризованные уравнения нейтрального равновесия и возмущенного движения для исследования всех возможных классических и неклассических ФПУ.
4.10. Определение скорости развития полуэллиптической трещины в пластине с исходным поверхностным надрезом при гармоническом нагружении.
4.11. Определение характеристик малоцикловой выносливости и циклической трещиностойкости с вариацией амплитуды напряжений и деформаций применительно к типовому полетному блочному нагружению.
Развернуть
5
01.01.2011 - 15.06.2011
5.1. Разработка высокоточного гибридного численного метода и алгоритма решения уравнений плоской задачи теории упругости, построенный с целью обоснования существования продольно-поперечных безсдвиговых форм колебаний стержня-полосы при тех или иных условиях закрепления его
граничных линий.
5.2. Приведение уравнений статического докритического равновесия, нейтрального равновесия при действии консервативных нагрузок и возмущенного движения при действии «следящих» нагрузок для плоских криволинейных стержней произвольного вида и многослойной структуры к
интегро-алгебраическим уравнениям, содержащим операторы типа Вольтера.
5.3. Разработка высокоточных алгоритмов построения численных решений таких уравнений, основанные на методе конечных сумм (механических квадратур).
5.4. Построение численных решений сформулированных задач с целью выявления всех возможных статических и динамических ФПУ при действии «мертвых» и «следящих» внешних усилий.
5.5. Определение обобщенных параметров состояния и сопротивления разрушению материалов и элементов конструкций при нелинейном деформировании в условиях пластичности и ползучести.
5.6. Установление области доминантности предлагаемых упруго-пластических моделей НДС с учетом членов высоких порядков для несквозных
полуэллиптических дефектов при смешанных формах деформирования.
5.7. Расчет аппроксимационных К-тарировочных функций для типовых повреждений обшивки и элементов силового набора применительно к
эксплуатационным условиям нагружения.
5.8. Количественная оценка вклада членов высоких порядков в модели нелинейного НДС в условиях пластичности и ползучести для экспериментальных образцов и элементов конструкций с полуэллиптическими дефектами для различных вариантов эксплуатационного нагружения
5.9. Построение аналитических и численных решений задач о классических и неклассических ФСК пластин однородной структуры, ФПУ и ФСК плоских криволинейных многослойных стержней.
5.10. Точные аналитические решения двумерных задач о классических изгибно-сдвиговых, продольных и неклассических продольно-поперечных безсдвиговых формах колебаний ортотропных однородных пластина.
Развернуть
6
16.06.2011 - 02.09.2011
6.1. Исследование применимости и точности математической геометрически нелинейной модели в аэроупругом расчете несущего винта вертолета в
зависимости от режима полета и типа расчета (прочность лопасти и устойчивость аэроупругих колебаний лопастей).
6.2. Построение матрицы податливости для упругой многослойной композиционной втулки несущего винта вертолета в поле центробежных сил.
6.3. Разработка системы численного прогнозирования поведения и свойств распределенных стержневых конструкций с учетом явлений аэроупругости.
6.4. Внедрение полученных уравнений в программы расчета напряжений и деформаций на агрегатах несущего винта.
6.5. Разработка методики применения и адаптация дисковых вихревых теорий (приближенной, типовой и уточненной) к расчету индуктивных скоростей
упругого винта вертолета.
6.6. Анализ эффектов стеснения во взаимоперпендикулярных плоскостях и
аналитическое описание взаимосвязи между параметрами трехосности, смешанности и стеснения вдоль фронта произвольно ориентированной
полуэллиптической трещины.
6.7. Разработка алгоритмов и программ расчета аэроупругости лопастей.
6.8. Отладка и тестирование программ расчета динамики несущего винта.
6.9. Исследование эффективности виброгасителей для гашения колебаний лопастей на упругой втулке и вала несущего винта в зависимости от разброса конструктивных параметров и климатических условий применения.
6.10. Оценка эффективности и подстройка виброгасителей под реальные массово-жесткостные характеристики лопастей, упругие характеристики втулки и вала несущего винта вертолета
6.11. Проведение технико-экономической оценки полученных результатов
6.12. Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2012 - 2013, 15 мес.
Бюджетные средства
5,83 млн
Организация
ПФИЦ УрО РАН
профинансировано
Тема
«Организационно-техническое обеспечение проведения международной молодежной конференции «Механика разрушения и её приложения в инженерных науках» в рамках фестиваля науки».
Продолжительность работ
2012, 2 мес.
Бюджетные средства
1,4 млн
Количество заявок
1
Тема
Организационно-техническое обеспечение проведения Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проблемы физики твердого тела и высоких давлений».
Продолжительность работ
2010, 8 мес.
Бюджетные средства
0,8 млн
Количество заявок
1
Тема
Организационно-техническое обеспечение проведения Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Актуальные проблемы механики».
Продолжительность работ
2010, 7 мес.
Бюджетные средства
0,8 млн
Количество заявок
6
Тема
Организационно-техническое обеспечение проведения всероссийской конфференции с элементами научной школы для молодежи "Колмогоровские чтения. Общие проблемы управления и их приложения"
Продолжительность работ
2009, 4 мес.
Бюджетные средства
0,7 млн
Количество заявок
1
Тема
«Организационно-техническое обеспечение проведения международной научно-практической конференции с элементами научной школы для молодежи «Колмогоровские чтения. Общие проблемы управления и их приложения»»
Продолжительность работ
2011, 2 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
0