Моделирование и исследование напряженно-деформированного состояния сильфонных упругих элементов систем управления

• Автор: Рыбакова, Наталья Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ СИЛЬФОННЫХ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ, КАК ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Области применения, конструктивные особенности

и классификация сильфонов.

1.2. Выбор формы сильфонных элементов

1.3. Анализ требований, предъявляемых

к материалам сильфонов

1.4. Анализ основных видов отказов сильфонных

упругих элементов.

1.5. Анализ существующих математических моделей описания

профиля СУЭ.
1.5.1. Модель С.П. Тимошенко
1.5.2. Модель В.И. Феодосьева.
1.5.3. Модель С.В. Серенсена
1.5.4. Модель Л. Андреевой.
Выводы
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ОПИСАНИЯ ПРОФИЛЯ СУЭ
2.1. Анализ прототипных вариантов моделей
упругих чувсгвительных элементов УЧЭ.
2.2. Разработка аналитической модели статически нщружаемого профиля СУЭ с использованием
математического аппарата Абелевых функций.
2.3. Разработка апгори гма расчета статических
параметров СУЭ и результаты работы программы.
Выводы
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИСОЕДИНЕННЫХ МАСС ЖИДКОСТИ.
3.1. Моделирование коэффициентов присоединенных масс.
3.1.1. Энергетический метод.
3.1.1.1. Энергетический метод
для осесимметричных форм колебаний
3.1.1.2. Энергетический метод
для кососимметричных форм колебаний.
3.1.2. Метод сосредоточенных параметров.
3.1.3. Метод плоских сечении
3.2. Анализ собственных частот колебаний СУЭ
3.2.1. Расчет погрешностей измерения АЧХ сильфонов
Выводы.
4. ПРОЦЕСС СОЗДАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ СИЛЬФОНОВ.
4.1. Описание процесса создания полимерных сильфонов
4.2. Исследование напряженнодеформированного состояния СУЭ в среде
i .
4.2.1. Линейный статический анализ СУЭ.
4.2.2. Расчет собственных частот колебаний СУЭ
Выводы.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ НАДЕЖНОСТИ СУЭ С ЕГО СТИТИЧЕСКИМИ И ДИНАМИЧЕСКИМИ
ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
5.1. Параметры надежности сильфонных устройств.
5.1.1. Показатели прочностной надежности СУЭ.
5.1.2. Показатели параметрической надежности СУЭ
5.1.3. Динамическая надежность СУЭ.
5.2. Взаимосвязь параметров СУЭ и показателей их надежности
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Разработка аналитических моделей описания СУЭ осуществляется с помощью теоретических методов анализа статики и динамики, математического аппарата Абелевых функций и модифицированной модели Бобылева-Жуковского. При анализе динамики использованы преобразования Якоби. Для построения математических моделей присоединенных масс использован энергетический метод, методы сечений, сосредоточенных параметров, электромеханических аналогий. При исследовании напряженно-деформированного состояния в среде SolidWorks использован метод конечных элементов. В основу проводимых в диссертации исследований были положены работы: Тимошенко С. П., Андреевой Л. Е., Корсунова В. П., Болотина В. В., Вольмира A. C., Лява А. Жуковского Н. Е., Короткина А. И., Пантова Е. И., Григолюка Э. И., Герлоха K. Научная новизна. Предложена экспериментальная аппробация разработанной аналитической модели СУЭ в виде построения образцов полимерных сильфонов на оборудовании лазерного прототипирования. СУЭ посредством построения образцов полимерных сильфонов на оборудовании лазерного прототипирования. Создана серия полимерных сильфонных элементов на базе экспериментально-исследовательской лаборатории предприятия ОАО «Новая ЭРА». Научные аспекты диссертационных исследований нашли свою реализацию в публикациях, выступлениях на Международных и отечественных конференциях, отчетах по пяти полученным грантам. Апробация работы. IV Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин», Нижний Новгород, - июня г. Международной конференции российской Академии наук и Академиии нелиненых наук “Нелинейные науки на рубеже тысячелетий”, Санкт-Петербург, - июня г. Международной научно-технической конференции “Конверсия, приборостроение, медицинская техника”, Владимир, 6-8 октября г. Санкт-Петербург, 8 декабря г. Юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава университета, посвященной 0-тию университета”, СПб ГИТМО (ТУ), - марта г. Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерений", Нижний Новгород, март г. VI Международной научной конференции “Проблемы пространства, времени, движения”, Санкт-Петербург, - сентября г. Санкт-Петербург, декабря г. Санкт-Петербург, ноября г. Шестой сессии Международной школы точности «Фундаментальные и прикладные проблемы теории точности процессов, машин, приборов и систем» (Фридлендеровскис чтения), Санкт-Петербург, сентября - сентября - 3 октября г. Политехническом симпозиуме «Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона», Санкт-Петербург, октября г. Публикации. Основные положения диссертации изложены в печатных работах (в том числе нашли свое отражение в материапах Международных и отечественных конференций). Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы нашли свое развитие в конкурсных работах и грантовских разработках коллектива двух кафедр «Проектирование компьютерных систем» и «Измерительных технологий и компьютерной томографии» СПбГУ ИТМО и ОАО «Санкт-Пстсрбург-ТЕХНОЛОГИЯ», что отражено в ряде совместных публикаций. Результаты диссертационной работы внедрены в опытное производство на ряде научно-производственных предприятий, таких как ОАО «Новая ЭРА», ФГУП «НПП «Компенсатор», СПбФ ИЗМИР РАН. Практическое использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими документами о внедрении. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 7 наименований и приложения, изложена на 7 страницах, содержит рисунков и 7 таблиц. На основе сильфонов выпускаются анероидные чувствительные элементы для высотного кислородного оборудования летательных аппаратов, автокорректоров авиационных двигателей, сигнализаторы давления (надува) в несущих лопостях вертолетов, термодатчики для блоков автоматики отопительных систем. На рис. СУЭ с учетом их назначения, конструкции и материала, а в табл. МКИ [1,2]. В измерительных приборах и средствах автоматики применяют сильфоны многих разновидностей с числом гофров п = 2 ч- , наружным диаметром с! Б = 0. Рис. Рис.