СОДЕРЖАНИЕ №5 2013

ДИНАМИКА И УСТОЙЧИВОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ
DYNAMICS AND STABILITY STRUCTURES

Геча В.Я., Канунникова Е.А., Чирков В.П., Гриневич Д.В.
ВЛИЯНИЕ УПРУГИХ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ НА ТОЧНОСТЬ СТАБИЛИЗАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Контактная информация: radinvp @ gmail.com
Аннотация. В работе рассмотрены вопросы влияния упругих элементов космического аппарата (КА), а также изменяемости конструкции на точность стабилизации. Для анализа движения КА используется динамическая модель, позволяющая одновременно и в полном объеме учесть уравнения системы ориентации, а также упругие и кинематические особенности конструкции. Модель была создана при помощи интеграции различных программных пакетов: Adams (моделирование кинематики), MATLAB (моделирование системы управления) и Nastran-Patran (моделирование упругих конструкций). Были проведены расчеты упругих колебаний.
Ключевые слова: космический аппарат; математическая модель; компьютерное моделирование; упругие колебания; система ориентации; стабилизация.

Gecha V.Ya., Kanynnikova E.А., Chirkov V.P., Grinevich D.V.
THE INFLUENCE OF ELASTIC STRUCTURAL TRANSFORMABLE ELEMENTS ON THE SPACECRAFT’S STABILIZATION ACCURACY
Annotation. Article suggests the influence of elastic spacecraft’s elements, as well as structural variability on stabilization accuracy. For research spacecraft’s dynamic model is used new statement, allowed for the equations of position control system and flexible and kinematic properties of construction. Model was created by means of software’s integration: Adams (kinematics modeling), MATLAB (modeling of control system) and Nastran-Patran (modeling of flexible construction). Integrated model of spaceship was researched for elastic vibrations.
Keywords: Spaceship; Mathematical model; Computer simulation; Elastic vibration; Position control system; Stabilization.

Куруч Ж.В., Окопный Ю.А., Радин В.П.
УСТОЙЧИВОСТЬ МНОГОПРОЛЕТНОЙ ПАНЕЛИ В СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ ГАЗА
Контактная информация: radinvp @ gmail.com
Аннотация. Исследуется устойчивость плоской формы равновесия многопролетной панели, находящейся в сверхзвуковом потоке газа и сжатой продольным усилием в направлении потока. С применением метода разложения по формам собственных колебаний строятся границы области устойчивости на плоскости параметров нагружения. Проводится исследование зависимости критического параметра аэродинамической нагрузки от числа пролетов панели. Изучаются формы динамической потери устойчивости (формы флаттера).
Ключевые слова: многопролетная панель; сверхзвуковой поток газа; устойчивость; дивергенция; флаттер.

Kuruch Z.V., Okopny Yu.A., Radin V.P.
STABILITY OF THE MULTISPAN PANEL IN A SUPERSONIC GAS FLOW
Annotation. Stability of a flat form of balance of the multispan panel being in a supersonic stream of gas and pressed by lengthwise effort in the direction of a stream is investigated. With the application of decomposition technique in forms of own vibrations borders of area of stability on the plane of parameters of loading are under construction. Research of dependence of critical parameter of aerodynamic loading from number of flights of the panel is conducted. Forms of dynamic loss of stability (flutter form) are studied.
Keywords: Multispan panel; Supersonic stream of gas; Stability; Divergence; Flatter.

Семенов В.А., Лебедев В.Л., Солдатов А.Ю.
ОБ УЧЕТЕ ДЕМПФИРОВАНИЯ ПРИ РАСЧЕТАХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Контактная информация: vas @ tech-soft.ru
Аннотация. Представлены методики расчета пространственных моделей сооружений методом конечных элементов на основе использования общей пространственной модели воздействия с учетом существенного влияния диссипации на обобщенные силы инерции и непропорционального демпфирования. Даны решения задачи о вынужденных колебаниях конструкции при землетрясении во временной области. Показано, что неучет обобщенных нагрузок, порожденных демпфированием в уравнениях движения, может привести к неверной оценке несущей способности сооружений. Представленные в статье методики реализованы в программном комплексе MicroFE, предназначенном для массового применения при строительном проектировании.
Ключевые слова: конструкция; сейсмическое воздействие; метод конечных элементов; непропорциональное демпфирование.

Semenov V.A., Lebedev V.L., Soldatov A.Yu.
ABOUT DAMPING IN CALCULATIONS OF SPATIAL STRUCTURES TAKING INTO ACCOUNT SEISMIC ACTIONS
Annotation. Computation methods the spatial structures by finite element method using common spatial model of seismic action taking into account the impact of a significant influence of dissipation on the generalized inertial forces and non-proportional damping are presented. The problem of forced vibrations of structures during earthquakes in the time domain is provided. It is shown that the neglect of generalized loads generated by damping in the equations of motion can lead to an incorrect estimates of limit loads. Presented techniques are implemented in FEA-programm MicroFE which was designed for mass use in building design.
Keywords: Construction; Seismic action; Finite element method; Disproportionate damping.

Голубева Т.Н.
ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛАСТИН В ПОПЕРЕЧНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
Контактная информация: komissarovatn @ mail.ru
Аннотация. Проводится исследование устойчивости плоской формы равновесия ферромагнитной пластины, находящейся в поперечном магнитном поле с гармонически изменяющейся индукцией внешнего магнитного поля, а также устойчивость пластины, сжатой переменными силами и находящейся в постоянном магнитном поле. Проведено исследование параметрических магнитоупругих колебаний пластины. Построены границы главного параметрического резонанса, проведен анализ влияния индукции заданного внешнего магнитного поля на основные характеристики параметрических колебаний пластины. Получены соотношения, определяющие положения границ областей устойчивости пластины, находящейся в магнитном поле.
Ключевые слова: ферромагнитная пластина; поперечное магнитное поле; диэлектрическая пластина; параметрический резонанс; область неустойчивости.

Golubeva T.N.
DYNAMIC STABILITY OF FERROMAGNETIC PLATES IN TRANSVERSE MAGNETIC FIELD
Annotation. In this paper, the stability of equilibrium flat shape of the ferromagnetic plate, located in a transverse magnetic field with a harmonically varying external magnetic field, and the stability of the plate compressed by alternating forces and being in a magnetic field were investigated. Study of parametric magnetoelastic vibrations of a plate was conducted. Boundaries of principal parametric resonance were built. Analysis of the effect of the induction of a given magnetic field on the main characteristics of parametric resonance of a plate is performed. The relations for the determination areas of the stability of the plate in a magnetic field were obtained.
Keywords: Ferromagnetic plate; The transverse magnetic field; The dielectric plate; Parametric resonance; The instability region.

Шорр Б.Ф., Бортников А.Д.
РАСЧЕТ ЧАСТОТ И ФОРМ КОЛЕБАНИЙ МНОГОДИСКОВОГО РОТОРА, ВЫЗЫВАЕМЫХ ОКРУЖНОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТЬЮ ПОТОКА
Контактная информация: bortnikovad @ gmail.com
Аннотация. Предложен метод расчета частот и форм колебаний многодискового ротора, которые могут возбуждаться окружной неравномерностью потока путем приложения вынуждающей силы в виде гармонически распределенной по окружности колес бегущей волны. На примере расчетов двух- и трехдисковых модельных роторов показана возможность нахождения максимальных резонансных напряжений в системе ротора по результатам тензометрирования одного из колес.
Ключевые слова: многодисковый ротор; переменные нагрузки; вынужденные колебания; бегущая волна; резонансные колебания.

Shorr B.F., Bortnikov A.D.
DESIGN OF MULTI-DISK ROTOR VIBRATORY FREQUENCIES AND MODES INDUCED BY FLOW CIRCUMFERENTIAL IRREGULARITY
Annotation. A method for design of vibration frequencies and modes of a multi-disk rotor, which can be induced by flow circumferential irregularity, is proposed. Exciting force harmonically distributed around wheel circumference is taken in the form of travelling wave. Calculation examples for double- and triple disk rotors have shown possibility of maximal resonance stress of a rotor system determination using measuring one of the wheels.
Keywords: Multi-disk rotor; Variable loads; Forced vibration; Traveling wave; Resonance vibration.

МЕТОДЫ АНАЛИЗА МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
METHODS OF INVESTIGATION OF MECHANICAL STATE OF STRUCTURES

Кузнецов С.Ф., Островский К.И., Семенов А.С.
МЕТОД ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РЕКОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ БАЛКА–НЕОДНОРОДНОЕ УПРУГОЕ ОСНОВАНИЕ
Контактная информация: KuznetsovSF @ mpei.ru
Аннотация. Применительно к системе балка–неоднородное упругое основание представлены основные положения, формулировки и вычислительные процедуры метода дополнительных нагрузок для решения задач реконструкции механического состояния балки и идентификации характеристик основания с использованием данных о геометрических изменениях в качестве входной информации. Приведены результаты решения некоторых тестовых задач при небольших объемах и невысокой точности данных, демонстрирующие перспективность метода в направлении разработки эффективных процедур оценки механического состояния конструкций, взаимодействующих с неоднородными грунтовыми основаниями, на основе данных натурных обследований и систем технического мониторинга.
Ключевые слова: конструкция; упругое основание; технический мониторинг; задача идентификации; обратная задача; метод регуляризации; погрешность данных.

Kuznetsov S.F., Ostrovsky K.I., Semenov A.S.
METHOD OF ADDITIONAL LOADS FOR RECONSTRUCTION OF THE MECHANICAL STATE AND IDENTIFICATION OF THE PROPERTIES OF SYSTEMS BEAM–INHOMOGENEOUS ELASTIC FOUNDATION
Annotation. For system beam–inhomoheneous elastic foundation the principal statements, the formulations and the computational procedures of the method of additional loads developed for solving problems of beam mechanical state reconstruction and foundation properties identification using the data on geometry variations as input are considered. The results of solving some test problems with small amount and low accuracy of the data that demonstrate perspective of the method for the developing of the effective procedures for estimation of the mechanical state of structures interacting with inhomoheneous soil foundations based on data of on-site inspections and technical monitoring systems are represented.
Keywords: Construction; Elastic foundation; Technical monitoring; Identification problem; Inverse problem; Regularization method; Error in the data.

Дроженников И.С., Дружинин В.В., Курдин М.Е., Пиминов В.А., Шипков А.А.
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНОГО ИСПОЛНЕНИЯ ЗОНЫ СОЕДИНЕНИЯ КОЛЛЕКТОР–КОРПУС ПАРОГЕНЕРАТОРА РЕАКТОРНОЙ УСТАНОВКИ (РУ) С ВОДО-ВОДЯНЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ РЕАКТОРОМ (ВВЭР)
Контактная информация: Shipkov @ mpei.ru
Аннотация. Объектом исследования является напряженно-деформированное состояние зоны соединения коллектор–корпус парогенераторов ПГВ-1000 и ПГВ-1000М в эксплуатационных режимах. Цель работы: определение основных факторов, приводящих к возникновению повреждений зоны сварного соединения коллектор–корпус парогенератора и обоснование преимуществ конструктивного исполнения новых моделей ПГ. Исследование проводилось с использованием программного комплекса ANSYS 12.1.
Ключевые слова: атомная электростанция; водо-водяной энергетический реактор; зона соединения коллектор–корпус; карман коллектора; коллектор первого контура; конечно-элементная модель; осевые напряжения; парогенератор; сварной шов № 111; эксплуатационный режим.

Drozhennikov I.S., Druzhinin V.V., Kurdin M.E., Piminov V.A., Shipkov A.A.
DESIGN OPTIMIZATION OF THE BOND OF THE COLLECTOR–BODY FOR WWER NUCLEAR POWER PLANTS STEAM GENERATORS
Annotation. The object of study is the stress–strain state of a bond of the collector-body steam generators PGV-1000 and PGV-1000M in the specified operating conditions. The aim of our work was to research and identify key factors leading to the emergence of damage zone of welded joints of the collector–body steam and justification of the advantages of constructive performance of the new models of SGs. The research was held using of the software package ANSYS 12.1. The results of this work can be used in the profiled organizations involved in the strength calculation of reactor plant equipment and steam generation equipment in particular.
Keywords: Nuclear power plant; WWER; Collector–body bond zone; Collector bucket; Primary collector; Finite-element model; Axial stress; Steam generator; Weld № 111; Operating mode.

Сальников А.В.
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАМКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЛОПАТОК ГТД ТИПА «ЕЛОЧКА»
Контактная информация: Salnikov_anton_Vlad @ mail.ru
Аннотация. Описан метод проектирования, который позволяет на каждом шаге оптимизации организовывать полноценный анализ сектора рабочего колеса турбины. Поиск оптимального проекта проводится с использованием математических методов оптимизации, что гарантирует удовлетворение поставленным требованиям к прочности и минимизацию массы конструкции с заданной точностью.
Ключевые слова: оптимизация; замковое соединение; турбина высокого давления; лопатка; диск; малоцикловая усталость.

Salnikov A.V.
GAS-TURBINE ENGINE BLADE FIR-TREE-TYPE ROOT CONNECTION OPTIMAL DESIGN METHOD DEVELOPMENT
Annotation. This paper describes design method, which perform turbine impeller sector full analysis at each optimization step. Optimal project search carry out using mathematical optimization methods, which allows meeting stress and minimum design mass requests with desired accuracy.
Keywords: Optimization; Blade root connection; High pressure turbine; Blade; Disk; Low-cycle fatigue.

Трифонов О.В., Морин И.Ю., Носова Е.С.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И ПЕРЕХОДА В ПРЕДЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА
Контактная информация: O_Trifonov @ vniigaz.gazprom.ru
Аннотация. В статье описан метод численного анализа напряженно-деформированного состояния подземного магистрального газопровода на участке пересечения активного тектонического разлома. Метод основан на представлении трубопровода в виде оболочечной конструкции, допускающей большие упругопластические деформации и находящейся в контактном взаимодействии с окружающим грунтом. Массив грунта, вмещающий трубопровод, рассматривается как упругопластическая среда в рамках модели пластичности Друкера–Прагера. Рассмотрены особенности численной реализации данной модели методом конечных элементов. Приведены результаты расчета для случая воздействия на трубопровод разлома типа «сдвиг». Показано, что предложенная модель позволяет детально проанализировать процесс развития деформаций и переход трубопровода в предельное состояние.
Ключевые слова: магистральный газопровод; активный тектонический разлом; пластические деформации; местная потеря устойчивости; метод конечных элементов.

Trifonov O.V., Morin I.Y., Nosova E.S.
MODELING OF STRAIN EVOLUTION AND TRANSITION INTO A LIMIT STATE OF A GAS-MAIN PIPELINE
Annotation. In the paper, a method of analysis of the strain-stress state of a buried pipeline crossing active tectonic fault is described. The method is based on the representation of the pipeline as a shell structure allowing for large elastoplastic strains. The pipeline-soil interaction is modeled as a contact problem. The soil media is considered as an elastoplastic continuum within the Drucker–Prager plasticity model. The details of numerical realization of the model with the finite element method are considered. The results of the numerical simulation in the case of strike-slip fault loading are given. It is shown that with the proposed model a detailed analysis of the strain evolution in the pipeline and the transition into the limit state can be performed.
Keywords: Gas-main pipeline; Active fault; Plastic strains; Local buckling; Finite element method.

ПРИЛОЖЕНИЕ
SUPPLEMENT

ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ
PROBLEMS OF RELIABILITY ASSURANCE OF STRUCTURES

Харионовский В.В.
ПРОБЛЕМЫ НАДЕЖНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
Контактная информация: Kharionovsky @ mail.ru
Аннотация. Изложены методология оценки надежности газотранспортной системы и отдельных газопроводов, аналитические подходы к решению задач системной и конструкционной надежности. Представлены материалы диагностики магистральных газопроводов, отдельные результаты исследований по анализу стресс-коррозионных трещин, применению высокопрочных труб. Специальное внимание уделено анализу надежности газопроводов Крайнего Севера.
Ключевые слова: газопроводы; надежность; диагностика; трубы; трещины стресс-коррозионные; условия Крайнего Севера.

Kharionovsky V.V.
THE PROBLEMS OF MAIN GAS PIPELINE RELIABILITY
Annotation. Conception and analytical methods for calculation of Gas Transport System and separately main gas pipelines reliability are given. Same results of research to diagnostics, analysis of stress-corrosion cracking, employment high strength pipes are investigated. Special attention is given to gas pipeline reliability in the Far North.
Keywords: Gas pipeline; Reliability; Diagnostic; Pipe; Stress-corrosion cracking; Arctic condition.

Тяпин А.Г.
ИМПЕДАНСНЫЙ ПОДХОД К РАСЧЕТУ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СООРУЖЕНИЯ С ОСНОВАНИЕМ И ЕГО СВЯЗЬ С ПРЯМЫМ ПОДХОДОМ
Контактная информация: atyapin @ bvcp.ru
Аннотация. Автор применяет предложенный им общий подход, основанный на принципе суперпозиции волновых полей к решению задач взаимодействия сороужений с основанием (SSI ). Показано, что по отношению к этому подходу импедансный подход (как и ранее рассмотренный прямой подход) является частным случаем. Демонстрируются три различных варианта импедансного подхода, отличающихся форматом задания воздействия. На исследованном одномерном примере, допускающем аналитическое решение, демонстрируется, что при корректном применении импедансный подход (как и прямой) приводит к точным результатам. Выясняется, что понятие «кинематического взаимодействия», свойственное импедансному подходу, может применяться и в прямом подходе для задания сейсмических нагрузок на границах выделенной области основания.
Ключевые слова: взаимодействие сооружений с основанием; сейсмические расчеты; импедансный подход; прямой подход.

Tyapin A.G.
IMPEDANCE APPROACH TO THE SEISMIC SSI ANALYSIS AND ITS RELATION TO THE DIRECT APPROACH
Annotation. The author applies previously developed general approach to the soil-structure interaction (SSI) problems, based on the superposition of wave fields. Impedance approach (like previously considered direct approach) is shown to be a particular case of this general approach. Three variants of impedance approach are presented differing in the excitation format. The previously considered simple 1D example enabling analytical solution demonstrates that impedance approach leads to the accurate results (like direct approach). «Kinematic interaction» often used in the impedance approach, may be somehow used also in the direct approach to set up seismic loads at the boundaries of the internal foundation volume.
Keywords: Soil-structure interaction; Seismic analysis; Impedance approach; Direct approach.

Самсонов Ю.П.
О ВОЗМОЖНОСТИ «ОБКАТКИ РОТОРА» ПРИ ИНТЕНСИВНОМ КИНЕМАТИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Контактная информация: samsonovyp @ mpei.ru
Ключевые слова: конструкция; перемещающееся основание; обкат ротора.

Samsonov Yu.P.
ABOUT POSSIBILITY «STRIKE ON A ROTOR» AT THE INTENSIVE CINEMATIC AFFECT
Keywords: Construction; Moving foundation; Strike on a rotor.

Позняк Е.В.
О РАСЧЕТАХ НА СЕЙСМОСТОЙКОСТЬ С ПРОГРАММНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ «ЕВРОСОФТ ОДИССЕЙ»
Контактная информация: PozniakYV @ mpei.ru
Аннотация. Описаны возможности программного обеспечения «Еврософт Одиссей» (разработчик - ООО «Еврософт», Россия) в области векторного, корреляционного и спектрального анализа акселерограмм при сейсмических движениях грунта.  ПО «Еврософт Одиссей» позволяет получить данные для квазистатического расчета на сейсмостойкость в виде обоснованной зависимости коэффициентов динамичности от частот или периодов собственных колебаний сооружения.
Ключевые слова: cейсмостойкость; коэффициент динамичности; сейсмические нагрузки; векторный; корреляционный и спектральный анализ акселерограмм.

Poznyak E.V.
SOFTWARE «EUROSOFT ODYSSEY» FOR SEISMIC STABILITY ANALYSIS
Annotation. In this article are described the features of the software «EuroSoft Odyssey» (EuroSoft Company, Russia) for the purpose of vector, correlation and spectrum analysis of seismograms.  «EuroSoft Odyssey» allows to get input data for quasistatic seismic stability analysis as reasonable «deflection amplification factor – eigen-frequencies (or periods) of the construction» relationships.
Keywords: Seismic Stability; Deflection Amplification Factor; Seismic Loads; Vector; Correlation and Spectrum Analysis of Seismograms.