Методика и технические средства механических испытаний тел, имеющих спирально-анизотропную структуру

• Автор: Резников, Станислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Глава 1. Обзор существующих методов и средств исследования упругих тел
1.1. История методов определения упругих постоянных
1.2. Методы и средства исследования спирально-анизотропных тел
1.3. Выводы к главе
Глава 2. Математическая модель тела имеющего спиральноанизотропную структуру
2.1. Возможные варианты математического описания ТСАС
2.2. Локальная система координат
2.3. Задача о напряжённо-деформированном состоянии спиральноанизотропного стержня
2.4. Задача о растяжении-кручении кабеля
2.5. Конечно-элементный анализ спирально-анизотропного тела
2.6. Выводы к главе
Глава 3. Устройство для исследования спирально-анизотропных гел
3.1. Общее описание устройства
3.2. Функциональная схема экспериментальной установки
3.3. Кинематическая схема экспериментальной установки
3.4. Описание конструкции прибора
3.5. Описание работы устройства
3.6. Разработка привода
3.7. Расчет пьезодатчика
3.8. Расчёт мембраны
3.9. Управление работой устройства
3.10. Макет экспериментальной установки
3.11. Выводы к главе
Глава 4. Методика проведения экспериментов и обработки полученных данных
4.1. Методика проведения эксперимента
4.2. Аналитические выражения упругих модулей от экспериментально получаемых характеристик
4.3. Вероятностное описание интегральных упругих постоянных
4.4. Численное построение плотностей вероятности упругих модулей94
4.5. Выводы к главе
Заключение
Список литературы
Приложения

Актуальность темы. Тела со спирально-анизотропной структурой (далее ТСАС) являются обобщением математической модели таких тел как тросы, канаты, пряжи, кабели, упругие чувствительные элементы, упругие подвесы, витые пружины и др. При проектировании и расчете на прочность выше указанных конструкций важно уметь определять характеристики их упругих свойств. До настоящего времени вопрос об экспериментальном определении упругих характеристик ТСАС и решении с их помощью задачи теории упругости о напряжённо-деформированном состоянии рассматривался лишь частично. Объективная оценка этих характеристик может быть получена путем расчета и испытаний. Однако, в настоящее время испытания подобных упругих тел проводятся по «обходной технологии» (на прочность проверяются отдельные волокна, а затем по специальной формуле высчитывается суммарные жесткостные характеристики). В этой связи приобретает особую актуальность совершенствование методов и создание средств определения упругих характеристик ТСАС, позволяющих определять физико-механические характеристики всего тела в целом. Поскольку в основе определения этих характеристик лежат экспериментальные измерения, возможен вероятностный подход к ошибкам, неизбежно сопутствующим любому измерению.
Большой вклад в создание и развитие методов экспериментальноаналитического определения физико-механических характеристик ТСАС внесли зарубежные ученые: Дж. Твайтс, П. Теоцарис, С. Чуй, Дж. Херл. Ими были сформулированы основы теорий отдельных категорий ТСАС.
Экспериментальным исследованиям и методам расчета упругих постоянных ТСАС посвящено много основополагающих работ наших

В целом МКЭ имеет ряд важных преимуществ, определивших его популярность [9, 74]:
- свободу в размещении узловых точек;
- неограниченные возможности совершенствования аппроксимаций с учетом тех или иных физических особенностей задачи;
- гибкость и удобство приближения сколь угодно сложных формулировок граничных условий;
- возможность сочетания в одном ансамбле конечных элементов различных типов.
Бесспорно, что основным достоинством МКЭ является возможность получения с той или иной степенью строгости и точности решения любых практических задач механики твердого тела и строительной механики.
В программной среде Inventor была создана модель кабеля с различным числом волокон и модель стержня, обладающего спиральной конструкционной анизотропией.
Рис. 2.4. Модель тросика в среде Inventor