No 2 (2023)
МЕХАНИКА МАШИН
Моделирование внешнего волнового воздействия на микроциркуляцию и транскапиллярный обмен
Abstract
Рассматривается влияние внешнего волнового воздействия на фильтрацию жидкостей из капилляров в окружающую капилляры ткань и из ткани в капилляры. Установлены два механизма увеличения скорости фильтрации: нерезонансный, связанный с несимметричностью изменения проницаемости поверхностного слоя капилляров и окружающей капилляр ткани на смежных полупериодах волновых воздействий и резонансный, связанный с увеличением перепада давлений, обусловленного пульсовой волной в капилляре, синхронного и синфазного с ним повышения проницаемости, обусловленного волновыми воздействиями. Установленные эффекты могут найти применение в медицине для интенсификации транскапиллярного обмена и микроциркуляции в кровеносной системе.
Влияние низкотемпературных сред на качество поверхностного слоя после комбинированной обработки
Abstract
По подсчетам специалистов, количество поломок и аварий, изнашивание деталей стандартной техники при эксплуатации в условиях низких температур в 3–5 раз, а иногда в 8–10 раз больше, чем в условиях умеренного климата. Поэтому повышение качества поверхностей деталей различных машин и механизмов, работающих в условиях Арктики, является актуальной задачей. В статье разработан метод комбинированной обработки, который позволяет повысить твердость, снизить шероховатость, получить оптимальные значения остаточных напряжений и создать на поверхности регулярный микрорельеф для удерживания смазки на поверхности. Но эти свойства необходимо сохранить при воздействии температур до –50°С. Проведены исследования влияния низкотемпературных воздействий на изменение в поверхностном слое деталей после комбинированной обработки. Статья будет полезна специалистам, которые занимаются проектированием машин для работы в условиях Арктики.
Определение влияния скорости скольжения на контактное трение при осадке с кручением
Abstract
Метод конечных элементов является прогрессивным инструментом для разработки и оптимизации технологических режимов обработки металлов давлением. Однако для получения корректных результатов моделирования необходимо максимально точно задать граничные условия. В настоящее время в расчетных программах, как правило, используются законы трения, не учитывающие скорость скольжения. Как показывают многочисленные исследования значительное влияние на процесс формообразования при обработке давлением, при определенных условиях течения деформируемого материала на границе “инструмент–заготовка”, оказывает скорость скольжения деформируемого металла по поверхности инструмента. В настоящей статье приведены результаты экспериментов и расчетов связанные с изучением влияния контактного трения на параметры процесса осадки с кручением.
О структурных графах теории механизмов
Abstract
На примере плоских механизмов с вращательными парами проводится сравнение двух типов графов, которыми описывают их строение. Графы G первого типа, сопоставляющиеся шарнирно-рычажным механизмам, состоят из вершин, отвечающих шарнирам механизма, и из ребер, отвечающих его рычагам. Вершины графов \(\mathcal{G}\) второго типа отвечают звеньям механизма, а ребра – кинематическим парам. Оказывается, что при отсутствии совмещенных шарниров, графы G и \(\mathcal{G}\) равноценны для описания структуры механизмов. При наличии совмещенных шарниров граф \(\mathcal{G}\) и получаемый его модификацией в теории механизмов граф \(\mathcal{G}{\kern 1pt} '\) в отличие от графа G не дают полной информации о структуре механизма.
НАДЕЖНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ
Точность оценки надежности образца по малой выборке безотказных опытов
Abstract
Обсуждаются апостериорные оценки параметра надежности, полученные на основе математического ожидания параметра и дисперсии, вычисленных по результатам ограниченного количества опытов, проведенных по схеме Бернулли, с учетом дополнительной информации. Новизна полученных результатов содержится в прогнозах точности оценки показателя надежности в зависимости от метода учета априорной информации в дополнение к ограниченному количеству безотказных опытов. Область применения полученных результатов: оценки показателей надежности неремонтируемого высоконадежного образца однократного действия по малому количеству опытов с привлечением априорной информации.
Учет допусков при расчетах конструкций на прочность
Abstract
Расчеты с учетом вариаций параметров конструкции в поле допусков, направленные на обеспечение надежности, должны учитывать не только допуски на геометрию деталей, но также допуски на свойства материалов и программу нагружения, и даже в большей мере. На примерах показано, что часто используемые подходы, например, задание во всей конструкции минимальных свойств материала в поле допусков, могут вести к ошибкам. Рассмотрены и редко оговариваемые допуски на программу нагружения; показано, что соответствующие вариации могут влиять на качественные особенности поведения конструкций и существенно менять коэффициенты запаса.
Установление закономерности повышения износостойкости модифицированного радиального подшипника скольжения
Abstract
Для повышения ресурса и уровня надежности в статье рассмотрен радиальный подшипник скольжения с металлическим покрытием поверхности вала и адаптированным к условиям трения опорным профилем подшипниковой втулки. Теоретическое исследование проведено с использованием общеизвестных уравнений движения микрополярной жидкости для “тонкого слоя”, уравнения неразрывности и уравнения, описывающего радиус расплавленного контура вала с учетом формулы скорости диссипации механической энергии. Найдено точное автомодельное и асимптотическое решение с учетом и без учета расплава покрытия, а также при учете зависимости вязкости смазочного материала и расплава покрытия, обладающих при ламинарном режиме течения микрополярными реологическими свойствами, от давления. Экспериментальное исследование модифицированного подшипника скольжения проведено на модернизированной машине трения модели ИИ 5018.
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Разработка цифрового концепта на основе твердотельных 3D-объектов, обеспечивающего комфортные условия работы инженера-конструктора
Abstract
В статье приводится описание процесса создания трехмерных моделей на основе метода ААА-пайплайна. Установлено, что старт построения проекта и любой модели начинается с идеи, являющейся интерпретацией желания заказчика, которую необходимо предоставить клиентам путем выполнения поставленных задач и требований, как для целой команды, так и для отдельно взятого разработчика. Предложена инвариантная метрика сравнения изображений. Рассмотрен новейший процесс разработки в IT-сфере – ААА-пайплайн. Приведено поэтапное применение процесса ААА-пайплайна для создания твердотельных 3D-объектов, включающее восемь основных этапов выполнения пайлпайна. Проведена разработка моделей цифрового концепта, обеспечивающего комфортные условия работы инженера-конструктора. Выполнено экспортирование созданных 3D-моделей в иной графический редактор.
Конечноэлементное моделирование гибридной аддитивной технологии с использованием лазерно-ударно-волновой обработки
Abstract
Металлические изделия, изготовленные с помощью аддитивных технологий, обычно имеют неблагоприятные механические характеристики. Лазерно-ударно-волновая обработка – это механическая обработка поверхностей с высокой скоростью деформирования, которая упрочняет приповерхностный слой изделия и обеспечивает создание благоприятных механических свойств. В настоящей статье путем объединения технологий лазерно-ударно-волновой обработки и аддитивных технологий разрабатывается гибридная аддитивная технология, и исследуется роль лазерно-ударно-волновой обработки в гибридной аддитивной технологии с использованием метода конечных элементов. Полученные результаты показывают, что частота упрочненного слоя является критическим технологическим параметром, влияющим на перераспределение остаточных напряжений, который сильно зависит от количества тепла, выделяемого в процессе 3D-печати. Благодаря полученным результатам, разработанная технология гибридная аддитивная технология получает свое место в разновидностях аддитивных технологий и имеет потенциал для внедрения на практике в качестве нового способа производства высококачественных металлических изделий.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕХАНИКА. ДИАГНОСТИКА ИСПЫТАНИЯ
Динамические тепловые процессы, происходящие в устройствах, обогреваемых на холоде
Abstract
В ходе работы были проведены математические эксперименты по изучению динамических тепловых процессов, происходящих при обогреве технических устройств, выносимых на холод. Новизной является получение объемных представлений о тепловых процессах, протекающих в этих устройствах во времени: обогреве их на уровне нижней границы рабочего диапазона температур, использовании ранее накопленной тепловой энергии в теплом помещении и при повышении ее за счет дополнительного нагрева ткаными электронагревателями в период нахождения устройств в теплом помещении. Настоящая статья может интересовать разработчиков нагревательных систем, в которых применяются автономные источники электроэнергии.