Проектирования конструкций с использованием инновационного способа определения динамических модуля упругости Юнга и коэффициента Пуассона

Нюнин Б.Н., Графкина М.В., МГТУ «МАМИ»

Прочностные характеристики проектируемого объекта зависят от точности математических динамических моделей, описывающих его поведение в реальных условиях эксплуатации, и во многом определяется исходными данными материалов и сплавов, которые закладываются в расчеты (модуль Юнга, коэффициент Пуассона).

Существующие методы определения интегральных показателей сплавов не учитывают влияния на значения динамических: модуля упругости Юнга и коэффициента Пуассона технологии изготовления, конструкции литых деталей и их химического состава.

Инновация данного подхода заключается в том, что динамический модуль упругости Юнга и коэффициент Пуассона берутся не из известных справочных данных, а определяются по образцу максимально соответствующему конструкции, технологии изготовления и химическому составу реальной детали (приоритет от 17.06.2010, заявка №2010 124 300/28). Поставленная задача решается расчетно-экспериментальным способом (см. Приложение 1).

Полученные таким способом значения динамического модуля упругости Юнга и динамического коэффициента Пуассона могут быть использованы в динамических математических моделях при разработке компьютерной технологии проектирования конструкций с заданными физико-механическими характеристиками, что приводит к сокращению материальных затрат на стадии НИОКР.

Достоверность результатов математического моделирования с использованием инновационного способа определения динамических модуля упругости Юнга и коэффициента Пуассона подтверждена при проектировании и изготовлении тяжелых колоколов Троице-Сергеевой Лавры. Впервые в мире без дополнительной доводки (настройки) получены сверхтяжелые колокола, образующие музыкальный аккорд, т.е. каждый колокол с точность не менее 1% совпадает с заданной нотой.

Экологическая эффективность данного подхода выражается в ресурсо- и энергосбережении, исключении дополнительных технологических операций по доводке, а, следовательно в значительном снижении выбросов и сбросов в окружающую среду.

Приложение 1

Рис. 1 Схема экспериментальной установки

Фиг. 2.

6 6666 7

Рис.2. Динамическая конечно-элементная модель образца