Введение к работе
Актуальность темы Высокие уровни вибрации на подвижных объектах требуют создания средств виброзащиты, поэтому решение задачи минимизации вибраций становится важной еще на этапе проектирования
Традиционные методы борьбы с вибрациями основаны на применении различных демпфирующих устройств, таких, как динамические гасители колебаний, демпферов, амортизаторов и вибропогло-щающих покрытий, а также на устранении резонансов за счет изменения жесткости конструкции
Комплексное исследование проблемы виброзащиты стержневых гетерогенных структур необходимо для нахождения оптимальных коиструкюрских решений или разработки надежного способа уменьшения вибраций на объектах гетерогенной структуры Особенно актуальна данная проблема для консольно закрепленных конструкций типа балок, стержней теле- и радиомачт, стволов орудий и т п Большинство таких конструкций имеющих гетерогенную структуру должны обладать высокой виброустойчивосгыо к внешним воздействиям, поэтому виброзащита гетерогенных стержневых структур представляет собой актуальную проблему, не имеющую гарантированных решений
Возможности решения данной проблемы непосредственно связаны с использованием методов математического моделирования процессов, происходящих при совместном движении стержневых конструкций и прикрепленным к ним контейнеров с дискретной рабочей средой (ДРС) в качестве нового устройства виброзащиты Вследствие высокой стоимости реальных конструкций, а также работ по их доводке особую актуальность эти методы приобретают при проведении научно-исследоватепьских и опытно-конструкторских работ, связанных с разработкой новых образцов поглотителей колебаний
Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию динамики гетерогенных структур, практически не исследован вопрос о применении дискретных рабочих сред к стержневым конструкциям
Поэтому исследование динамики гетерогенных стержневых структур с применением методов математического моделирования
динамических процессов составляет актуальную проблему и имеет в настоящее время большое практическое значение
Цель работы состоит в комплексном исследовании средств гашения колебаний стержневых конструкций на основе дискретных рабочих сред с применением технологий математического моделирования и вычислительного эксперимента
Задачи исследования
провести обзор методов и средств виброзащиты стержневых гетерогенных структур,
разработать математические модели для исследования вибрационных процессов в стержневых гетерогенных сгруктурах,
провести вычислительный эксперимент с использованием разработанных математических моделей,
провести комплексное исследование эффективности гасителей колебаний стержневых конструкций с применением дискретных рабочих сред
Научная новизна работы
разработаны математические модели стержневых конструкций с гасителями колебаний для исследования динамики консольных конструкций типа стержней, представленные системой уравнений с использованием метода конечных разностей,
комплексными экспериментально-теоретическими исследованиями определены параметры настройки эквивалентного гасителя колебаний, которые адекватно отражают диссипативиые свойства дискретных рабочих сред,
установлены закономерности между параметрами гасителя колебаний на дискретных рабочих средах и коэффициентом виброизоляции, позволяющие выбрать наилучшие параметры для гасителя на дискретных рабочих средах,
в результате проведенных исследований доказано преимущество виброударозащиты стержневых конструкций за счет использования дискретных рабочих сред
Методы исследования. Для достижения поставленной цели использовались экспериментальные методы определения параметров дискретных рабочих сред, методы математического моделирования -для создания математических моделей, методы статистического ана-
лиза, позволяющие установить новые закономерности между параметрами дискретных рабочих сред и коэффициентом виброизоляции Основные положения, выносимые на защиту
1 Математическая модель стержневых гетерогенных структур с
гасителем колебаний, позволяющая исследовать динамику свобод
ных и вынужденных колебаний, представленная системой уравнений
с использованием метода конечных разностей, который ранее ис
пользовался только для решения статических задач в строительной
механике, допускающая модификацию параметров исследуемой сис
темы и внешних воздействий
2 Методика определения параметров динамических гасителей
колебаний, коэффициент виброизоляции которых адекватно соответ
ствует коэффициенту виброизоляции для иссчедуемых гасителей ко
лебаний на дискретных средах на основе модели с использованием
энергетического метода
3 Результаты комплексного исследования стержневых гетероген
ных структур с гасителями колебаний на дискретных рабочих сре
дах, полученные для различных видов дискретных рабочих сред, с
различными параметрами и расположением, закономерности между
параметрами гасителя колебаний на дискретных рабочих средах и
коэффициешом виброизоляции, позволяющие выбрать оптимальные
параметры для гасителя на дискретных рабочих средах
Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается применением фундаментальных принципов механики и вытекающих из них формулировок математических моделей, сравнением полученных результатов с известными аналитическими и численными расчетными данными а также с результатами экспериментов
Практическая ценность работы
предложены новые технические решения повышения виброзащиты стержневых ге герогенных структур,
разработаны методы расчета стержневых структур с гасителями колебании;
разработана методика определения диссипативных свойств дискретных рабочих сред, которые могут использоваться для проектирования конструкций виброзащиты в приборостроении и строительстве Получены количественные характеристики настройки адекватных гасителей,
- применяемое в работе математическое обеспечение может быть использовано в процессе обучения для проведения практических занятий при исследовании динамики колебании
Внедрение результатов работы Полученные в диссертационной работе результаты внедрены в виде методик для построения виброзащиты пролетных строений на основе ДРС в ОАО «Волгамост», мостоотряд № 20, г Пенза
Апробация рабоїьі Материалы диссертационной работы докладывались на международных симпозиумах «Надежность и качество» (Пенза, 2006), научно-технических конференциях ППС и студентов в ПГУ, городском семинаре «Динамика, гехнолоіия и управление сложных систем» в ПГУ
Основное содержание диссертации опубликовано в 9 печатных работах, в том числе 1 монографии
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав основного текста, заключения, библиографического списка, включающего 120 наименований Общий объем диссертации 176 страниц, включая 113 рисунков и 13 таблиц
Авгор выражает благодарность кандидагу технических наук, доценту Вдовикиной О А за научное консультирование работы
