Введение к работе
Актуальность работы. На кафедре металловедения Вятского Государст-ієнного технического университета и проблемной лаборатории металличе-:ких материалов с высокими вибропоглощающими свойствами создана и ісследована большая группа материалов с высокими демпфирующими ха-)актеристиками. Однако практическое применение полученных результатов (атруднено из-за слабого развития методов расчета конструкций с учетом шутреннего трения материала. Самый распространенный в настоящее время метод конечных элементов, позволяющий вести расчет конструкций ;ложной конфигурации при любых закреплениях и внешних воздействиях, гребует для реальных расчетов использования вычислительной техники с 5ольшим объемом оперативной и внешней памяти и немалым быстродейст-шем. Отсюда актуальным представляется рассмотрение подхода, реализующего решение уравнений движения не сразу для всей конструкции, а тишь для отдельных её частей. Такой подход позволяет решить сразу две троблемы. Во-первых, производить расчеты на ЭВМ малой и средней мощности. Во-вторых, так как любая конструкция состоит из набора от-іельньїх монолитных тел, то представляется возможность отделить конструкционное трение (трение в сочленениях) от внутреннего трения в материале, природа которых и методы моделирования различны.
Разработка методов учета внутреннего трения и материалов с высокими гемпфирующими свойствами дает возможность для каждого конкретного материала и каждой конструкции, изготовленной из такого материала, определить демпфирующие свойства последней.
Сплавы с высоким демпфирующими свойствами обладают низкими фи-іико-механическими и технологическими характеристиками. Улучшить эти свойства можно внесением в сплав тех или иных легирующих элементов. В тастоящее время эта задача решается путем проведения длительных дорогостоящих экспериментов, что делает актуальным разработку метода определения оптимального химического состава сплава, сочетающего в себе как їьісокиє демпфирующие, так и высокие физико-механические и технологи-іеские свойства. Наличие такого метода, сочетающего в себе также возможность выбора оптимального химического состава сплава на основе требований, предъявляемых к демпфирующим характеристикам конструкции, позволит проводить целенаправленный выбор материала и свести к минимуму необходимость проведения экспериментов.
Цель работы. Разработка методов, позволяющих вести расчет сложнь инженерных конструкций с учетом внутреннего трения в материале. Да ное положение включает методы формирования разрешающих уравнени создание библиотеки матриц демпфирования конечных элементов, разр ботку методов динамического расчета конструкций по частям, создай алгоритма выбора числа форм разложения по заданной точности решения.
Разработка метода, позволяющего вести выбор химического состаї материала конструкции, обладающей заданными демпфирующими свойс вами.
Научная новизна. Разработаны методы формирования разрешающі уравнений расчета инженерных конструкций любой сложности в окрести сти резонансных режимов с учетом внутреннего трения в материале на ба конечно-элементных аппроксимаций; предложен алгоритм выбора чис; форм разложения, исходя из задаваемой точности определения компонеї напряжений или деформаций; разработаны методы решения динамичесю задач на основе представления всей конструкции в виде отдельных чаете предложена процедура определения химического состава сплава, обеспеч вающего необходимые демпфирующие характеристики конструкции.
Практическая ценность работы. Разработаны методы расчета больш размерных конструкций сложной геометрии с учетом внутреннего треш материала при установившихся колебаниях. Разработаны алгоритмы выб ра металлического материала конструкции на основе требуемых демпф рующих свойств последней. На основе предлагаемых методов разработан пакеты прикладных программ на языке FORTRAN для ЭВМ, совместимь с ЮМ PC/AT.
Достоверность результатов подтверждена путем сравнения результат расчета, полученных различными методами, а также путем сравнения р зультатов с аналитическими решениями и экспериментальными данными.
Публикации и апробация результатов работы. Основное содержаш работы опубликовано в работах автора [1-6], ее результаты докладывали! и обсуждались на VII Российской научно-технической конференция (г.Киров, 1994 г.), Школе металловедов (г.Киров, 1996 г.), научн техническом совете Вятского Государственного технического университе-(г.Киров, 1997 г.), Семинаре в институте прикладной механики УРО РА (г.Ижевск, 1997 г.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введе-ия и трех глав. Текст работы изложен на 147 страницах, содержит 46 ри-унков и 15 таблиц. Список литературы включает 102 наименование. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
