Статья: НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АЭРОДИНАМИКИ ПЛОСКОГО ПРОФИЛЯ NACA 0012 (2024)

Рассматривается возможность применения метода магнитоупругого размагничивания (магнитоупругой памяти) ферромагнетиков для контроля механических напряжений протяженных стальных конструкций. Для этого исследовано магнитоупругое размагничивание пластинчатого образца больших размеров, предварительно локально намагниченного в виде полосы N-S, при его деформации простым изгибом. При этих условиях деформации листа по его длине будут чередоваться зоны растяжения и сжатия, а следовательно, локально намагниченная полоса стали по своей длине будет испытывать напряжения разного уровня и знака. Установлено, что наибольшее значение убыли δН напряженности магнитного поля рассеяния локальной остаточной намагниченности в виде полосы N-S имеют области стального листа в вершине изгиба, где напряжения растяжения не превышают 100 МПа. В остальных участках листа выявлено периодическое распределение δН меньшего уровня с длиной волны 20–30 см, что сопоставимо с размером половины его зоны с однотипными напряжениями, создаваемыми при изгибе. Проведена калибровка полученных результатов изменения δН по уровню испытываемых напряжений, и получено их распределение вдоль всей длины изгибаемого листа. Сделан вывод о применимости метода магнитоупругой памяти для контроля напряженного состояния протяженных стальных конструкций в режиме памяти.

Показано, что пластическое течение в твердых телах возникает локализованно на макроскопическом уровне ~10−2 м. Зоны локализованного пластического течения формируют картины локализованной деформации, представляющие собой проекцию автоволновых процессов пластического течения, развивающихся в объеме материала, на наблюдаемую по-верхность образца. В качестве источника информации о кинетике пластической деформации выбран метод спекл-фотографии. Общей особенностью локализованного пластического течения в твердых телах является упругопластический инвариант деформации, сочетающий типичные характеристики автоволн локализованного пластического течения с характеристиками упругих волн в кристаллической решетке. Инвариант определен почти для сорока раз-личных материалов (ОЦК-, ГЦК- и ГПУ-металлов и сплавов с решетками, щелочно-галоидных кристаллов, керамики и горных пород) в условиях активного растяжения и сжа-тия в интервале температур 143–420 К. С физической точки зрения обсуждается происхождение инварианта и его связь с другими физическими характеристиками кристаллической решетки, в частности с температурой Дебая. Выведены также многочисленные следствия упругопластического инварианта, позволяющие адекватно описывать закономерности пла-стического течения. Это, в свою очередь, позволяет рассматривать упругопластический ин-вариант деформирования как основное уравнение развивающегося в настоящее время автоволнового подхода к физической теории пластического деформирования.

В статье представлено семейство точных решений системы уравнений Навье – Стокса, используемой для описания неоднородных однонаправленных течений вязкой жидкости с учетом моментных напряжений. Несмотря на наличие только одной ненулевой компоненты вектора скорости, эта самая компонента зависит от времени и двух пространственных координат. Зависимость от третьей пространственной координаты отсутствует ввиду уравнения несжимаемости, являющегося частным случаем закона сохранения массы. Получающаяся переопределенная система уравнений рассматривается в нестационарной постановке. По-строение семейства точных решений полученной переопределенной системы начинается с анализа однородного решения типа Куэтта как наиболее простого в этом классе. Далее структура решения постепенно усложняется: профиль единственной ненулевой компоненты вектора скорости представлен в виде полинома, зависящего от одной переменной (горизонтальной координаты). Коэффициенты полинома функционально зависят от второй (верти-кальной) координаты и времени. Показано, что, ввиду сильной нелинейности и неоднородности исследуемого уравнения, сумма отдельных его решений не является решением. Также показано, что в линейно независимом базисе степенных функций горизонтальной координаты, определяющих вышеупомянутый полином, рассматриваемое уравнение распадается на цепочку простейших однородных и неоднородных уравнений в частных производных пара-болического типа. Данные уравнения интегрируются последовательно, порядок интегрирования отдельно описан. Результаты, изложенные в данной статье, обобщают ранее представ-ленное авторами семейство точных решений для описания однонаправленных нестационарных течений.

Аналитически рассмотрены резонансные осесимметричные колебания цилиндрических дисков из изотропных материалов в соответствии с теорией Кога. Представлены в удобном для расчетов виде соотношения, связывающие безразмерные резонансные частоты с геометрическими размерами дисков и динамическими характеристиками материала (коэффициентом Пуассона и скоростью сдвиговых волн). Вычислены и сведены в таблицы цифровые значения безразмерных резонансных частот при разных коэффициентах Пуассона в пределах 0,20–0,45 с шагом 0.05 для ряда дискретных отношений толщины к диаметру дисков в пределах от 0 до 0,853145 и от 0 до 0,30 при возбуждении колебаний первой и второй форм соответственно. Оценка методических погрешностей расчетов резонансных частот на основе сравнения с известными результатами, полученными методом Рэлея – Ритца, доказала их высокую сходимость. Рассчитаны инструментальные погрешности определения динамических характеристик материала применительно к экспериментальным результатам, полученным в ряде известных работ.

В работе рассмотрен вопрос выбора оптимальных параметров работы диагностичской установки для двигателя внутреннего сгорания. Разработана методика и утверждена программа проведения лабораторного эксперимента. С применением метода математического планирования составлена план-матрица трехфакторного эксперимента 33. Объектами ис-следования выбраны пневматические клапаны, давление воздуха в пневматической системе и интервал подачи сжатого воздуха в градусах поворота коленчатого вала. В результате про-веденного эксперимента получены данные изменения угла поворота распределительного ва-ла после прекращения подачи воздуха в цилиндр ДВС в зависимости от изменения заданных параметров работы установки. Проведена статистическая обработка значений с расчетом не-обходимых величин среднего значения, дисперсии и коэффициента вариации. Проверка на достоверность полученных данных подтвердила воспроизводимость процесса. Полученные при проведении эксперимента результаты обработаны статистически с получением регрессионных уравнений. Построены трехмерные графики поверхностей и двухмерные графики зависимости угла поворота распределительного вала после прекращения подачи воздуха в цилиндр ДВС от значений варьируемых факторов. Выполненный анализ результатов лабораторного эксперимента позволяет определить наиболее рациональные конструкторские и технологические параметры работы диагностической установки для двигателя внутреннего сгорания. Определены параметры диагностической установки для двигателя внутреннего сгорания: сечение пневматического клапана от 29,5 до 34,5 мм2; давление в системе от 0,48 до 0,62 МПа; интервал подачи сжатого воздуха в градусах поворота коленчатого вала от 140 до 180°, обеспечивающий угол поворота распределительного вала от 95 до 110°.