Введение к работе
Актуальность темы. На современном этапе развития науки и г техники при создании технических систем широко используются гибкие коммуникации (ПО: кабели, тросы, канаты, шланги, трубопроводы, металлорукава. Такие конструкции находят применение в различных отраслях машиностроения и строительства, при освоении ресурсов Мирового океана и исследовании космического .пространства. В процессе проектирования технических систем с ГК важное значение приобрела задача математического моделирования механического состояния гибких элементов как в условиях динамического возбуждения, так и при стационарной нагружении. С точки зрения расчетной модели ГК представляется нитью, дополнительные геометрические и жесткостные свойства которой определяются параметрами реальной конструкции и типом проводимого анализа. В настоящее время достаточно полно разработат ны методы статического анализа, результаты этих исследований обобщены и систематизированы в работах отечественных и зарубежных ученых (Качурин В. К., Кузнецов 3. Н., Зылев В. Б., Шима-новский В. Н., Попов-Е. П., Фрей 0.). Большинство методик исследования динамических моделей ГК касается рассмотрения малых колебаний относительно стационарного положения, при этом используется линейная постановка и анализ выполняется на основе теории линейных динамических систем (Ржаницын А.Р., Иво-вич В. А., Покровский Л. Н., Норин В. Н., Саксон Д. и Кан А.).
Задача исследования нелинейных динамических моделей ГК, описывающих движение конструкции в условиях больших перемещений Сгеойетрическая нелинейность), в настоящее врзмя представляет практический и теоретический интерес. При этом считается обоснованным допущение о малости деформаций, что позволяет использовать линейную модель для описания свойств материала конструкции (физическая линейность). Вопросам моделирования больших колебаний ГК посвящены работы ряда отечественных и зарубежных ученых ССветлицкий В.А;, Тихонов B.C., Салтанов Н. В., Перлов Б. М.). Однако применяемые в настоящее время методі ориентированы на решение частных задач, характеризующихся оп ределенными видами нагрузок, типами используемых моделей Г К и условиями концевых закреплений.
Таким образом, актуальной является проблема разработки ма- . тенатических методов .и программных средств динамического моделирования ГК в условиях значительных колебаний. При этом должна быть предусмотрена возможность представления конструкции несколькими расчетными моделями, учитывающими дополнительные жесткостные свойства: сопротивление изгибу, растяжимость, сопротивление кручению. -
Шли работы и задачи исследования. 1. Выбор и разработка математического описания основных типов моделей ГК, типовых нагрузок и условий соединения.-"->--
2. Разработка алгоритма динамического моделирования ГК при
использовании различных моделей и учете геометрической нели
нейности.
-
Разработка программных средств реализации процесса машинного, моделирования динамики ГК.
-
Анализ качества разработанных математических методов и программных средств. ;
Научная новизна заключается в создании научно обоснованной методики исследования динамики ГК, описываемых нелинейными ча-стно-дифференциальными моделями.
Практической ценностью работы является возможность использования разработанных алгоритмов и программных; средств на этапах технического предложения и эскизного проекта при проектировании технических систем с ГК.
Реализация результатов работы. Методы, алгоритмы и программные средства, составляющие предмет рассмотрения работы, использовались в организациях КБТМ и КБОМ при проектировании технических комплексов специального назначения.. Программные средства представлены в отраслевой Фонд алгоритмов и программ (ЦНИИ машиностроения), прошли экспертизу и по решению экспертной комиссии включены в состав материалов фонда.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на IV республиканской научно-технической конференции "Проблемы гидромеханики в освоении ресурсов Мирового океана" (г. Киев, 1987 г.), на отраслевом научно-техническом семинаре "САПР КСК" (г. Москва, 198? г.), на Всесоюзной школе "Технические средства и методы исследования океанов и морей" (г. Геленджик, 1989 г.), на Всесоюзной научно-техничес-
ко-й конференции "Физико-математическое моделирование при решении цроблеи гидроаэромеханики, динамики судов и средств освоения Мирового океана" (г. Ленинград, 1989 г.), на научно-технической конференции "Технические средства океанического промышленного рыболовства" (г. Керчь, 1991 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы создания морских технологических комплексов" С г. Санкт-Петербург, 1991 г.), на республиканской научно-технической конференции "Прочность и ' долговечность элементов подъемно-тралового оборудования" (г. Севастополь, 1993 г. ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех.глав, заключения, списка литературы, включающего 138 наименований, и 5,приложений. Основная часть работы изложена на 160 страницах машинописного текста. Работа содержит 68 рисунков и 11 таблиц.