Приближенно решена задача об осесимметричном деформировании тонкой цилиндрической оболочки под действием локального температурного поля, действующего по кольцевой части ее боковой поверхности. Решение базируется на использовании классической теории оболочек и применении аппарата обобщенных функций. В связи с последним точное решение задачи невозможно и используется решение методом Бубнова в высоких приближениях. Рассмотрен также и вариант исследования обратной задачи, когда по известным перемещениям оболочки можно установить допускаемые температурные режимы ее термообработки. Приведены примеры. Результаты работы могут быть использованы при прогнозировании напряженно-деформированного состояния тонкостенных конструкций в условиях нестационарного аэродинамического нагрева их отдельных участков, вызванного как конвективным теплопереносом, так и теплотой химических реакций (окисление, катализ).

Одним из методов увеличения сроков эксплуатации циклически нагруженных элементов конструкций различного назначения является улучшение демпфирующих свойств. Существуют различные способы повышения демпфирования, один из которых - использование демпфирующих лент. В работе исследуется влияние демпфирующей ленты 3М на динамические характеристики трехслойной консольной балки. Представлены результаты экспериментальных исследований собственных частот и логарифмических декрементов при свободных колебаниях алюминиевой балки-пластинки без демпфирующих слоев (однослойная балка) и с наклеенными на лицевые поверхности демпфирующими слоями (трехслойная балка). Динамические характеристики вычислены на основе анализа амплитудно-частотных характеристик, полученных методом быстрого преобразования Фурье. Физические константы образцов предварительно определены в статических испытаниях. Для заданной трехслойной балки Эйлера-Бернулли теоретически определена ее низшая собственная частота, проведено ее сравнение с частотой, вычисленной на основе модели Тимошенко. Для определения декремента трехслойной балки с демпфирующими слоями получено численное решение обратной задачи.

Дано приближенное решение задачи о действии локального импульса давления на тонкую несущую оболочку с композиционным теплозащитным покрытием. Это покрытие рассматривается как инерционный слой, изменяющий в основном динамические характеристики конструкции. В случае его локального повреждения аэродинамическое давление передается на несущий слой, вызывая в нем местное возмущенное динамическое состояние. Таким образом, задача сводится к уравнениям изгиба оболочки под действием произвольной локальной динамической нагрузки. Эти дифференциальные уравнения в частных производных по методу Бубнова по пространственным координатам преобразуются в уравнения движения оболочки, но уже в обычных производных. Для них получено точное решение. Как побочный результат получена точная формула для собственных частот колебаний двухслойной композиционной оболочки. Рассмотрены примеры, в которых проанализировано влияние размеров площадки действия импульса на динамическое деформированное состояние конструкции. Отмечено, что нарушение сплошности теплозащитного покрытия или появление в нем эксплуатационных дефектов приводит к эволюции характеристик теплопроводности, теплоемкости, излучательной способности и каталитической активности в системе «несущий материал - покрытие». Это в значительной степени оказывает влияние на изменение теплового и напряженно-деформированного состояний конструкции.

Остаточные напряжения могут появиться из-за технологических особенностей процесса изготовления, из-за конструктивных особенностей (несимметричности укладки), вследствие длительных силовых или температурных воздействий, и т.п. В работе исследуется применение корреляции цифровых изображений в методе зондирующих отверстий для определения остаточных напряжений в композиционных материалах. Исследовались образцы, вырезанные из панели полимерного композиционного материала с несимметричной укладкой, в которых определялись деформации, появившиеся после просверливания отверстия в образце. Фиксация деформаций проводилась бесконтактно, с использованием метода корреляции изображений. Для повышения точности фиксации деформации на образцы наносился паттерн. В рамках данной работы рассматривались два варианта паттерна: крупный (размер маркера 0,05-0,8 мм) и мелкий (размер маркера 0,02-0,2 мм). Так как остаточные деформации был небольшими, то крупный паттерн не дал показательных результатов. Полученные экспериментальные деформации сравнивались с численным расчетом методом конечных элементов. Решение обратной задачи теории упругости для идентификации остаточных напряжений проводилось в системе Comsol с использованием численного конечно-элементного моделирования, метода Монте-Карло и Нельдера-Мида. Метод Монте-Карло применялся для поиска глобального минимума функции невязок, а метод Нелдера-Мида для уточнения локального минимума. Функция невязок расчетных и экспериментальных данных вычислялась в среднеквадратичном приближении. Для уточнения среднего поля деформаций в эксперименте и игнорирования неустранимых погрешностей, связанные с неточностью экспериментальных данных, вводились малые значения поправки. В результате исследования было получено достаточное совпадение численных и экспериментальных результатов. Отличием реализованного метода от других методов измерения деформаций вокруг зондирующих отверстий является получение полной картины для всех компонент деформаций.

This paper presents the simulation results for the three-layered aluminum honeycomb panels with face sheets made of composite aluminum alloy filled with silicon carbide particles. The effect of the filler volume fraction on the load bearing capacity of a simply supported panel under condition of static loading with uniformly distributed pressure and under the impact over the panel surface with a rigid spherical body is investigated. It is shown that the static and dynamic characteristics of the panel change in a different way depending on the filler volume fraction.

Исследуется несущая способность спиральных зажимов, которые монтируются на проводах (тросах) для их натяжения, соединения, ремонта и пр. Конструкция спиральных зажимов образуется из растянутых спиралей, навиваемых на провода с натягом, что позволяет получать соединения при растяжении практически неразъемными. Формулируется общая задача о взаимодействии спиральных зажимов с повивами (проволочными слоями) провода. Даются разнообразные асимптотические решения начальных и краевых задач, и определяются конструктивные параметры зажимов, обеспечивающие их несущую способность. Каждый повив представляется с позиции энергетического подхода как эквивалентная по упругим свойствам анизотропная цилиндрическая оболочка, а проволочная конструкция в целом рассматривается как система вложенных друг в друга цилиндрических оболочек, взаимодействующих сил давления и трения. Эквивалентность упругих свойств оболочки свойствам повива устанавливается с использованием энергетического осреднения. Определяющие соотношения, полученные с использованием теоремы Кастильяно, связывают обобщенные перемещения и соответствующие им силы. Матрица в этих соотношениях представляет собой матрицу жесткости или матрицу податливости спиральной проволочной конструкции. Такая постановка позволяет решать с единых позиций разнообразные задачи взаимодействия спиральных зажимов с повивами провода и исследовать механизм передачи усилия с зажимов на провод. Из условия равновесия элементарного кольца оболочки записываются уравнения статики. Считается, что длина зажима настолько велика, что взаимовлиянием его концов можно пренебречь, т.е. зажим рассматривается как полубесконечная оболочка. Такая модель позволяется ставить различные начальные и краевые задачи в зависимости от краевых условий и способов монтажа на проводе.

The thermostability of thin-walled structures is considered by means of a thermoelasticity problem in a three-dimensional quasi-static formulation. Finite-element models of panels in the form of a circular cylinder and a plate reinforced by ribs are constructed. Numerical solutions are obtained for the stability loss of thermoelastic thin-walled reinforced structures with intense edge heating by a mobile heat source.

A technology is developed for 3D printing of the large-diameter gas-discharge chambers of electric rocket engines. The material employed is a ceramic composite based on silicon nitride.

A cooled transceiver housing of an active phased array antenna is produced by 3D printing from aluminum, on the basis of selective laser melting (SLM). The housing walls contain cooling channels, whose geometry ensures effective heat transfer from the active electronic components of the transceiver and also permits the manufacture of high-quality samples on existing 3D printing systems and facilitates cleaning of the channels after printing. The housing is made of AlSi10Mg aluminum, with an acceptable content of closed pores (no more than 1%). Its physicomechanical properties correspond to those of regular aluminum alloys used in the traditional manufacturing technology for such components. This housing may be used in advanced radar systems. The research permits recommendations for further development of the technology.

The deformation characteristics of silica fabric with a thermal barrier coating, which is used for the production of the ballute-type aerobrake of a descent module, are estimated. A rubberized fabric strip is subjected to uniaxial tensile tests to failure. Various finite-element simulation approaches to the deformation of the fabric are considered.

A method is proposed for bench testing of reusable composite samples under intense thermal and ionizing radiation. Tests are conducted under intense energy fluxes. As a result of the tests, the temperature field and the displacement field at the surface of heat-shielding composite and in its depth are determined at different times. The proposed mathematical model adequately determines describes the temperature distribution in the composite shield under the action of intense energy and radiation fluxes. The influence of diffusion and the temperature field on the displacement field in the composite is studied. The theoretical results are compared with experimental data.

The interaction of a spiral wire clamp and a line conductor (cable, rope) is considered to estimate the bearing capacity of the wire clamp and to determine its structural and technological properties. The corresponding boundary and initial value problems are formulated to compute the structural properties of multilayer tension and connecting spiral clamps of various finite lengths. The paper presents an algorithm for estimating the bearing capacity of the connecting clamp with conducting aluminum layer and external protective steel wire layer.

В работе предлагается расширение подходов градиентных теорий деформируемых сред, которое заключается в использовании фундаментального свойства решений градиентной теории упругости - ​свойства сглаживания сингулярных решений классической теории упругости, перевода их в класс регулярных не только для проблем микромеханики, где масштабный параметр оказывается порядка характерного размера микроструктуры материала, а для условно “макромеханических” проблем. В этих задачах масштабный параметр, как правило, может быть найден в результате макроэкспериментов либо численных экспериментов и не является чрезвычайно малым характерным параметром материала. Установлено путём привлечения численного трёхмерного моделирования, что даже градиентные одномерные решения позволяют уточнить характер распределения напряжений в зонах закрепления и приложения нагрузки. Показано, что дополнительные масштабные параметры градиентной теории отражают специфические краевые эффекты и могут быть связаны с характерными конструкционными геометрическими параметрами и условиями нагружения, определяющими особенности классического решения.

In this paper, we develop the consistent mathematical models and appropriate lowconsuming numerical methods for investigating the nonlinear strain and buckling behavior of statically loaded thin-walled structures with cutouts. The numerical simulation allowed us to study the effects of the dimensions of rectangular cutouts on the buckling of cylindrical shells loaded by the external pressure.

The methods of the magnetic water treatment for scale control are considered as an alternative to chemical methods.