Інженерна механіка та транспорт (EMT-2011). – 2011 р.

Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/28784

Матеріали IІ Міжнародної конференції молодих вчених ЕМТ–2011, 24-26 листопада 2011 року, Україна, Львів

У збірнику опубліковано матеріали конференції, присвяченої проблемам у галузі інженерної механіки, транспортних технологій, машинобудування, автоматизації виробництва. Видання призначено для науковців, аспірантів, студентів.

Інженерна механіка та транспорт : матеріали IІ Міжнародної конференції молодих вчених ЕМТ-2011, 24-26 листопада 2011 року, Україна, Львів / Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України, Національний університет "Львівська політехніка". – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2011. – 113 с. – (3-й Міжнародний молодіжний фестиваль науки "Litteris et аrtibus"). – Паралельний титульний аркуш англійською. – Бібліографія в кінці доповідей.

Browse

Now showing 1 - 20 of 35

Параметричне дослідження звукозахисних властивостей нового типу бар’єрів
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Леськів, Ігор; Дівеєв, Богдан
У густонаселеному місті з багатоповерховими будівлями, шумове забруднення - один з екологічних факторів, що мають високий пріоритет. Житлові будинки, лікарні і інші шумочутливі будівлі розміщені поблизу від великих шосе. Від збільшення об'єму рухушум транспортування збільшується і це серйозно впливає на якість та тривалість життя більшості громадян, що живуть в цих густонаселених районах. Серед різний заходи для шумового послаблення в багатоповерховихмістах, придорожнішумові бар'єри - один з найекстенсивніше використовуваних методів для шумопониження. Щоб оцінити ефективність шумових бар'єрів потрібні точні характеристики екранування на проектній стадії. Sound wave propagation over obstacles such as noise barriers and buildings are of great importance in many practical applications. The simplest problem is single diffraction of sound by a screen or wedge, for which numerous works have been done and an excellent literature review can be found in the paper [1]. Modifications to the top edged of noise barriers have been shown to be capable of improving noise barrier attenuation over that of a plane barrier of the same height. Two simple devices that have been shown to offer significant gains in insertion loss are the absorbent T-top and multi-edge configurations [2, 5]. Although the former seems to have the greatest potential, its application in practice has been very limited because conventional acoustic absorption treatments using porous materials are not very durable in situations such as this. Nonconventional approaches have been proposed such as the use of quadratic residue diffusers instead of porous material and these offer significant performance gains [4]. Damped dynamic vibration absorbers (DVA’s) are used to provide energy dissipation, thereby motivating the term ‘absorber’. These realistic absorbers furthermore reduce their sensitivities to parameter variations from optimal values and reduce the primary system motion at its resonance frequencies, while increasing their effective bandwidth, as compared to undamped examples. Detailed descriptions of the fundamentals of such DVA’s are given in [5,6]. This study aims to predict the sound transmission properties of composite laminated thin-walled structures with the inclusions. In this paper, the effective stiffness constants of equivalent to sandwich type laminates Timoshenko beam and their damping properties have been determined by using a procedure based on multilevel numerical schemes and eigen frequencies [7,8]. Numerical evaluations obtained for the vibration of the equivalent Timoshenko beam have been used to determine the sound transmission properties and low frequency noise control of laminated composite beams with inclusions. This paper deals with the parametric investigation of noise impact on innovative barriers: layered plates with the DVA’s system.
Modeling of driver injury severity in head-on accidents considering the vehicle mismatch
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Najaf, Pooya; Jahromi, Hosein Nezamianpour
In this study, the driver injury severity of headon accidents considering the vehicle mismatch is modeled. For this purpose, logistic regression method is applied. Using this method determines which driver is more injured. According to final results, seat belt, air bag and weight of vehicles are most effective variables in injury prevention of driver. High speed and driver ejection are the factors that can increase the probability of injury severity. Furthermore, the vehicle dimensions have not a powerful effect on severity of head-on accidents. Therefore, different weight of vehicles is most dangerous aspect of vehicle mismatch. Моделювання серйозності зіткнень відіграє важливу роль в досліженнях із безпеки дорожнього руху. В цій статті змодельовано ступінь серйозності травмування водія при лобових зіткненнях двох різних автомобілів, у яких є по одному пасажирові. Несумісність транспортних засобів – це невідповідність і відмінності між транспортними засобами за вагою, величиною, формою, розмірами, міцністю та потужністю. Розвиток різноманітних технологій проектування транспортних засобів спричинив розбіжності в стандартах для транспортних засобів і, як наслідок, їхню несумісність. У цій статті розглянуто роль фундаментальних характеристик пасажирських автомобілів, таких як статичні та динамічні характеристики (вага, висота, ширина та швидкість) і засоби безпеки у транспортних засобах (повітряна подушка безпеки, ремінь безпеки, виштовхування водія) при різних ступенях серйозності лобових зіткнень. Метод моделювання таких зіткнень є подвійний. Водій одного з автомобілів може бути більш травмованим. Отже, логістична регресійна модель застосовується з метою передбачення ступеня травмування водія при лобових зіткненнях. Проаналізовано 458 спостережень за лобовими зіткненнями за допомогою Fars (Системи аналізу смертності). Кінцева модель здатна правильно передбачити 80,6 % випадків. Аналізуючи гнучкість і вплив побічних чинників, виявлено різні ступені серйозності лобових зіткнень. Встановлено, що: 1. Висока вага транспортних засобів, ремені безпеки та повітряні подушки безпеки є найважливішими чинниками зменшення ризику травмування водія. 2. Важчі пасажирські автомобілі менше пошкоджені при лобових зіткненнях. 3. Розміри транспортних засобів не мають великого впливу на серйозність лобових зіткнень. Тому різниця у вазі транспортних засобів є найбільш небезпечним аспектом їхньої несумісності. 4. Висока швидкість і викидання водія є чинниками, які можуть збільшити можливість серйозного травмування.
Comparison between multiobjective optimization algorithms
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Radhi, H. E.; Barrans, S. M.
The first aim of this study was to perform a complete comprehensive comparison between multi-objective optimization methods by using standard test problems SCH and FON by using modeFRONTIER software, to determine the efficiency of each method. In order to measure the effectiveness and competence of each algorithm, the test problems were chosen from the literature. One of the aims of this paper is to design, optimize and compare differentmulti-objective optimization algorithms. For this purpose, a benchmark problem is designed in modeFRONTIER. It is a multiobjective optimization and multidisciplinary design optimization written to allow easy coupling to different commercial computer aided engineering (CAE) tool. При розв’язанні задач багатокритеріальної оптимізації неможливо одержати єдиний розв’язок, який б оптимізував всі критерії, тут зазвичай існує набір недомінованих розв’язків або оптимальних розв’язків Парето. Першочерговою метою цього дослідження є повне та вичерпне порівняння методів багатокритеріальної оптимізації за допомогою стандартних тестових задач SCH та FON з використанням програмного забезпечення modeFRONTIER для визначення ефективності кожного методу. Щоб оцінити ефективність і дієвість кожного алгоритму, було обрано тестові задачі з літератури. Два цифрові показники та один візуальний критерій були взяті для якісних і кількісних порівнянь: (1) показник інтервалу (S), що відображає розподіл Парето-фронту в цільовому просторі; (2) співвідношення між кількістю отриманих членів Парето-фронту та загальною кількістю розрахунків функції пристосовуваності, яка визначається коефіцієнтом ефективності пошуку [1], і (3) графічне вираження Паретофронтів для обговорення. Ці показники були вибрані для відображеня якості, а також швидкості алгоритмів в забезпеченні поширених розв’язків. Деб [2] використовує термін домінування (та недомінування) для опису Парето-фронту. Розв’язок x1 домінує над розв’язком x2, якщо і тільки якщо:Розв’язок x1 не є менш важливий ніж x2 за будь-яким з критеріїв. Розв’язок x2 є значно важливіший ніж розв’язок x2 принаймні за одним критерієм. Седенко та Райда провели порівняння між методом рою часток та генетичними алгоритмами [1]. Було розроблено та проведено порівняння між кількома багатокритеріальними еволюційними алгоритмами (БКЕА) [2], Деб та ін. запропонували нову версію назви – Недоміновані Сортувальні Генетичні Алгоритми НСГА-ІІ і порівняли PAES із SPEA [3]. Одним із завдань цієї роботи є створення, оптимізація та порівняння різних багатокритеріальних алгоритмів. Для цього за допомогою програмного забезпечення modeFRONTIER створено типову задачу. Багатокритеріальна оптимізація, а також оптимізація міждисциплінарних розробок забезпечують легке підключення до різноманітного комерційного комп’ютеризованого інженерного обладнання.
Tiltrotor – no thoroughfare or way ahead?
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Schóber, Tomáš
The concept of tiltrotor aircraft is nothing new. Its roots came to 1930s when the first design , which resembles to modern tiltrotors was patented. The problem was that the technology in that times was not able to support such a complex program. Only in recent years the demands for a new design combining the advantages of helicopter and aircraft in combination with advanced technology base led to various experiments, testing phases and following production of new tiltrotor aircrafts. This article is dealing with advantages and disadvantages of tiltrotor design aircraft and concentrates on two types – military V-22 Osprey and civilian BA-609. Сучасний авіатранспорт щораз частіше потребує високошвидкісних літаків з метою ефективнішого функціонування. Проте кожен літак платить набагато вишу ціну за збільшення швидкості: поступається в якості польоту, дальності, вантажопідйомності та тривалості польоту. Поєднання вищої швидкості зі здатністю вертикального зльоту та приземлення забезпечило б унікальні транспортні (і не лише) можливості, проте ще дорожчою ціною. Цією ціною є розвиток технологій, виробництва та керування літаком. Зрозуміло, що будь-який літак, який усуває або певним чином обмежує залежність від конкретних злітних смуг, надає будь-якому диспетчеру, військовому чи цивільному, незрівнянну операційну здатність і гнучкість. Гелікоптер, мабуть, ще не досяг меж своїх можливостей, але їх вдосконалення вимагатиме більш інноваційних технологій, аніж тих, які використовувалися досі. Фахівці-інженери вже довший час визнають необмежені можливості збільшення якості польоту гелікоптерів, особливо унікальні технічні труднощі та виклики, пов’язані з їхньою крейсерською швидкістю. Протягом більш, ніж п’яти десятиліть гвинтокрильна промисловість також проявляла зацікавленість до альтернативних концепцій, намагаючись поєднати неперевершену здатність зависання гелікоптера з набагато вищими крейсерськими швидкостями літаків. Конвертоплани з поворотними крилами – гібридні конвертовані гвинтові концепти. Завдяки своєму дизайну конвертоплани можуть літати на набагато вищій крейсерській швидкості, ніж гелікоптери, вносячи, отже, принаймні одну велику перевагу у якість польоту. Проте, як і гелікоптер, конвертоплан – компромісне інженерне рішення (мабуть, навіть більше), і він не є настільки аеродинамічно ефективним, як гелікоптер у завислому польоті або літак у горизонтальному польоті.
Статична задача про контакт пружних куль, що мають шорсткі поверхні
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Грабко, Олена
Досліджено вплив урахування шорсткості поверхонь взаємодіючих пружних куль на контактний тиск. Сформульовані умови, при виконанні яких цим впливом можна знехтувати. Taking into account surface roughness significantly complicates search of solution of a contact problem. Therefore, it is advisable to find conditions under which disregarding the roughness of the surfaces of the compressed objects does not result in a considerable change of the contact area and contact pressures. This study attempts to determine such conditions for two elastic spheres. The problem being considered is a static problem of non-friction contact between two linear-elastic spheres with rough surfaces. The equation for this problem taking into account surface roughness of the interacting objects has the form (1) and that disregarding surface roughness has the form (2). The total of 216 variants of calculation was implemented for different values of the initial parameters. The parameters considered were Poisson's ratio, Young modulus, radii of the interacting spheres, compression force and factors of the power law accounting for the effect of roughness. The distribution of contact pressures in a specific plane area covering the unknown contact area and hard approaching of the objects were found. Based on the outcomes of the numerical experiment, values of the non-dimensional parameter characterizing mutual relative deviation of the solutions to the equations (1) and (2) were established. Additionally, the dependence of this parameter on the one characterizing the relationship of the largest compression of the rough sphere to the total linear-elastic displacement of the points with the largest contact pressure was analysed. The analysis resulted in formulating the conditions fulfilment of which allows disregarding the effect exerted on contact pressure by surface roughness of the interacting objects. In order to apply these conditions practically, it is sufficient to know the hard approaching of the objects, not considering the roughness and micro-irregularities of the surface. These parameters are available in the reference literature, thereby skirting the need to solve the contact problem.
Моделювання амплітудно-частотних характеристик вібраційних систем з електромагнітним приводом
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Гурський, Володимир; Ланець, Олена
Розглянуто принципи та методи чисельного моделювання амплітудно-частотних характеристик вібраційних систем з електромагнітним приводом. В основу покладено диференціальні рівняння, що описують коливальні процеси в електромагнітній системі. На основі методу комплексних амплітуд здійснюється перехід до системи нелінійних алгебричних рівнянь з амплітудними значеннями параметрів, яка розв’язується відомими числовими методами Ньютона, Левенберга та ін. На основі отриманих розв’язків графічно будуються амплітудно-частотні характеристики коливальних мас механічної та сили струму електромагнітної складових вібраційної системи. The vibratory systems in practice can be presented as a various executive devices, technological vibratory machines, etc. In an engineer and building industry, for disturbance of high-frequency vibrations (50-100 Hertz), electromagnetic drive and resonance effects, appropriate to the mechanical systems are used. Work of the vibratory systems can be estimated on many indexes. One of them is an index of expenses of power on a square of vibration amplitude of executive mass (W/mm2). As vibratory systems can be multimass, that is why for a quantitative estimation it is necessary to have gain-frequency descriptions of mechanical and electromagnetic constituents. Researches of gain-frequency descriptions of the three-masses mechanical systems allowed to find out the important energy efficient methods of calculation of resiliently hard parameters [1]. In a number of other works [2, 3] theoretical researches of electromagnetic processes and their designs are given in more simple structure – of two-masses electromechanics systems. Using of the known numerical methods and their adaptation to the tasks of dynamics will allow to analyze the indexes of effective work of the three-masses oscillating systems. Principles and methods of numeral design of gainfrequency descriptions of the oscillating systems with an electromagnetic drive are considered. Differential equations which describe oscillating processes in the electromagnetic system are fixed in basis of principle. On the basis of method of complex amplitudes passing is carried out to the system of nonlinear algebraic equations, which is untied by the known numerical methods of Newton, Levenberg etc. On the basis of the got solutions the gain-frequency descriptions of oscillating masses of mechanical and strength of current of electromagnetic constituents of the oscillating system are graphical built. Gain-frequency dependences enable to analyze and set the rational modes of work last after the set power or dynamic criteria are got.
Alternative fuels – necessity for air transport of tomorrow
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Schóber, Tomáš
This paper deals with the importance of alternative fuels in air transport. Past energy crisis have arisen but were then laid aside as additional oil reserves became available and prices dropped. But now the problem of decreasing supplies and permanently rising prices is joined with global climate change. These factors together create an argument more compelling than it was a decade ago for reducing the dependence on fossil fuel. На сучасному етапі найбільш поширеною технологією рухомих установок у сфері комерційних авіаперевезень є газова турбіна (як турбореактивний двигун, турбовентиляторний двигун або турбогвинтовий двигун), яка наповнюється керосином. Ця технологія зараз є відносно передовою. Авіаційна промисловість протягом останніх десятиліть досягла суттєвих результатів у сфері енергозбереження, однак вони переважно обмежувалися вдосконаленнями в межах уже наявних технологій і супроводжувалися операційними розробками на зразок керування повітряним і наземним транспортом в аеропортах. Незважаючи на ці досягнення, глобальне зростання повітряного транспорту призвело до значного збільшення споживання нафти та викидів парникових газів, спричинених авіатранспортом. Згідно з різноманітними дослідженнями авіатранспорт продовжуватиме стрімко розвиватися і в майбутньому. Оскільки наразі не існує альтернативи газовій турбіні, предметом запропонованого дослідження є альтернативні палива й альтернативні джерела палив. Інші проекти вивчають можливості енергозбереження шляхом передових аеродинамічних технологій, використання нових матеріалів або зменшення ваги. У всіх випадках головною метою є зниження викидів парникових газів та інших забруднювачів шляхом покращення ефективності рухомої установки загалом. Авіатранспортна промисловість сьогодні сконцентрована на трьох проблемах: вартість палива, оподаткування викидів і натиск конкурентів. Більшість експертів стверджує, що газові турбіни, які працюють на основі органічного авіапалива, залишатимуться важливою технологією авіатранспорту в недалекому майбутньому. Проте кілька альтернативних варіантів все ж є. Кожен з них має власні унікальні переваги, хоча жоден не пропонує найкращого вирішення проблеми.
Моделювання клейового з’єднання деталей з різними пружними характеристиками
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Антоненко, Ніна
Пропонується спосіб визначення ширини зони контакту гладкої смуги, що притискається до абсолютно жорсткої півплощини нормальним зосередженим навантаженням. Отримано сингулярне інтегральне рівняння задачі, розв’язок якого знайдено методом механічних квадратур. Частково проаналізовано вплив товщини та пружних характеристик смуги наширину зони контакту. The author suggests to model the adhesive joint of two parts by means of elastic linkages. If one part is substantially more rigid than the other, while the contact region is almost flat, such structure can be modelled via the problem of one-side contact of an elastic plate with absolutely rigid half-plane. Plane deformation of a uniform isotropic smooth band pressed to absolutely rigid half-plane with the normal fixed load is considered. There is an elastic contact between the band and the half-plane: it is assumed that normal shifts in the contact region are null, while outside the contact region normal shifts of band’s lower edge points are proportional to normal loads in the points of this edge. To solve the problem, a new function of type (8) is introduced and the singular integral equation with logarithmic singularity is built under this function. The equation is reduced to the singular integral equation with Cauchy type kernel where there is additional condition. As there is no angular point in the lower edge form of a band deformed by the normal fixed pressing load, normal strains near contact region boundaries have singularity of the same type as in the contact problem of a band deformed by the stamp without angular points; this encourages seeking the solution of the equation in form of a function with root property. Mechanical quadrature method is used for solution of this equation. Conditions (5) are used to define the width of contact region. Numerical experiments result in the following conclusions: there is linear dependence of contact region width on the thickness of the band and shift module if the values of elastic linkage coefficients are fixed; increase of band’s thickness causes increase of contact region width; increase of shift module causes decrease of contact region width. The performed numerical experiments agree with what is said in [3] and are not at variance with physical meaning.
Уточнення розрахунку пропускної здатності перегону
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Бублик, Роман
Обрахунок пропускної здатності дороги стоїть на першому місці при знаходженні режимів роботи світлофорної сигналізації. Якомога точніше визначення пропускної здатності, наближення теоретичного (розрахункового) значення до реального є першоумовою до створення ефективного світлофорного керування транспортними потоками. В даній статі розглядається метод уточнення розрахунку пропускної здатності перегону, шляхом більш точного визначення швидкості руху транспортних засобів між перехрестями. Traffic light control causes stop waves in the traffic flow and changed speeds. Selection of the right mode of movement promotes reduced traffic compressiondissolution ratio and increased road carrying capacity. Ideal conditions of traffic flow functioning in the network are considered. This implies no intersections, obstacles and conflict flows; the distance between vehicles and speed are constant. For these conditions, a speed ensuring maximum carrying capacity was found. The calculations show that for the speed 22-25 km/hr carrying capacity per lane is 743 repr. veh./hr. In order to calculate maximum carrying capacity of a real road stretch, the fact should be taken on board that the speed of vehicles is not constant – they accelerate and slow down depending on traffic lights operation. These variations in speed should be considered. Such refined calculation will allow more realistic estimation of the effectiveness of traffic flow control. Application of this particular value of carrying capacity for computing traffic light operation modes will give more accurate and effective results for the cycle duration and control phases. For efficient work of traffic lights in a real transport flow, maximum approaching to the ideal conditions of its functioning should be achieved. To this end, cruising speed of vehicles between crossroads should be calculated. This value can be derived from expression (11), which should be transformed in such a way as to give Vрек in the left part as a recommended cruising speed at which the ideal conditions will be maximally approached. Value V in this case is the optimal operating speed of traffic flow which ensured maximum carrying capacity at the ideal conditions.
Зміст до "Інженерна механіка та транспорт"
(Видавництво Львівської політехніки, 2011)
Дослідження закономірностей змочування та контактної взаємодії в системах TiB2–(Fe–Mo)
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Уманський, А. П.; Акопян, В. В.; Стороженко, М. С.
Проведено змочування TiB2 сплавами на основі заліза з різним вмістом Мо від 2 до 30 %. Встановлено контактні кути змочування та розраховані енергетичні параметри. Розглянути мікроструктури зон взаємодії та розподіл елементів. Development of composite materials and coatings intended for intensive use is an important issue of contemporary material science. Due to high hardness, refractory titanium compounds, in particular titanium diboride, are promising substrates for wear-resistant substances and coatings. However, their high frangibility prevents them from being applied in pure form. Therefore, the recommendation is that they should be used with metal coupling agent. For TiB2, iron alloys are advisable. Firstly, iron is available plastic material. Secondly, when applying coatings on steel surfaces, presence of iron in the coupling of composite material results in a decreased concentration gradient. The study presents kinetic regularities of wetting of titanium diboride with Fe-Mo alloys in the range of Mo concentration from 2% to 30%. Contact angles were estimated and energy parameters calculated. It was found out that incorporation of as little as 2% molybdenum into iron leads to a drop in the contact angles and reduced interphase activity of the system's components. Further increase of molybdenum content up to 17% in the alloy brings about further decrease in contact angles of wetting of TiB2 by the alloy. For iron alloy with 17% Mo, contact angle of wetting the refractory component is zero degrees; thereat, no new chemical substances are formed. The zone of interaction between the alloy Fe-17%Mo and titanium diboride, the refractory component, was shown to be narrow (20 μm). Incorporation of molybdenum in the amount exceeding 17% results in more active chemical interaction between the components of the system TiB2-(Fe-Mo) and reduced wetting. Therefore, the alloy Fe-17%Mo is an auspicious metal coupling agent for titanium-diboridebased composites.
Зміцнення поверхонь виробів рухомим струминним апаратом
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Стоцько, Зеновій; Стефанович, Тетяна; Шептицький, Богдан
Досліджено, що регулювати інтенсивність обробки доцільно за допомогою зміни швидкості руху струминного апаратута відстані від сопла до оброблюваної поверхні. Predicting of mechanical treatment results depending on the machined surfaces form and their physical and mechanical properties and an appropriate choice of technological modes are the important factors in creating competitive products. However, the technological modes choice for hydroabrasive blasting with loose solid balls are mostly based on practical experience and experimental data, which does not adequately forecast the surface quality characteristics and correctly assign technological modes. Therefore it is important the detailed research and mathematical descripting the mechanisms which forms quality of the surfaces of wares during processing with loose solid balls on the basis of which the technological providing can be developed for applying of the process in industry, development of recommendations for realization of automation of the process. Hydroabrasive blasting with loose solid balls is under consideration, and especially, the hardened layer distribution on the treated surface. Treating fixed flat surfaces with jet apparatus that moves progressively and uniformly relative to the surface is investigated. For implementation of strengthened layer depth distributing calculations an algorithm is made and the application program is realized in mathematical editor. The analysis of distribution diagrams of hardened layer on the treated surface for the different modes of the treatment by loose solid balls, gives next conclusions. Regulating the treatment intensity should be by changing the jet apparatus speed and the distance from the nozzle to the surface. Decreasing distance from the end of the nozzle to the treated surface conduces to the improvement of treating intensity. Speed of jet apparatus has the most significant impact on the hardened layer depth distribution. Increasing the speed lead to reduce intensity of hydroabrasive blasting. Uniformity surface strengthening is achieved during translational uniform movement of jet apparatus as shown the graphs form that is useful for technological process.
Титульний аркуш до "Інженерна механіка та транспорт"
(Видавництво Львівської політехніки, 2011)
Static analysis of truss structures
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Šmeringai, Peter; ƒmeringaiová, Anna; Monková, Katarína
In the article is introducing the information about creation of the study aids for teaching Engineering mechanics. In a task about a static analysis of selected real truss structure are explained the procedures and principles for solving of the plane trusses by the classical method and solving with the support of PC. Part of this study aid is manual for solution of defined type of tasks in the program Autodesk Robot Structural Analysis Professional. The paper was written thanks to support provided by the project KEGA num. 270-014TUKE-4/2010 and VEGA 1/0884/10. У цій статті представлена інформація щодо навчальних розробок для предмету «Технічна механіка». Викладання цього предмету входить до навчальної програми студентів-першокурсників. Класична форма викладання не є цікава сьогоднішнім студентам і не мотивує їх. Метою викладачів, які забезпечують викладання предмету «Інженерна механіка» на факультеті виробничих технологій у Пряшеві, є покращення якості викладання за допомогою нових сучасних методів навчання з використанням комп’ютерних технологій і відповідного програмного забезпечення для статичного та динамічного аналізу систем твердих тіл. У завданні зі статичного аналізу вибраної реальної фермової конструкції пояснюються процедура та принципи розрахунків плоских ферм за допомогою класичного методу та за допомогою ПК. Шукаючи відповідну програму, яка б найкраще підходила для вирішення завдань у цій галузі, було опрацьовано кілька програм САПР. Головним критерієм вибору була доступність програми для студентського користування, а також можливість швидкого та легкого розрахунку рівноваги плоских ферм. Була вибрана програма Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2011. На цей вибір, головним чином, вплинув той факт, що у 2010/2011 навчальному році на кафедрі розробки технологічних пристроїв (Технічного університету Кошице) факультету виробничих технологій у Пряшеві була створена спеціальна аудиторія для викладання комп’ютерного моделювання з програмним забезпеченням Autodesk Inventor, до якого можна додати і вже раніше згадану програму того ж виробника. Для розв’язання зазначеного типу задач за допомогою програми Autodesk Robot Structural Analysis Professional був розроблений підручник. Він подається у формі інструкції для користувача та навчального відео, щоб студенти могли розв’язати прості задачі з розрахунку рівноваги плоских ферм лише за допомогою цієї програми. Студенти також повинні опанувати основи роботи з програмним забезпеченням Autodesk Robot Structural Analysis. Ця робота написана завдяки підтримці проекту KEGA номер 270-014TUKE-4/2010 тa VEGA 1/0884/10.
Проектування динамічних гасників коливань
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Коваль, Тарас; Костельницька, Галина; Дівеєв, Богдан
Важливим питанням розробки сучасних машин є зменшення вібрації. Традиційні методи віброзахисту часто стають недостатньо ефективними, особливо для такого класу машин, як обприскувачі з великогабаритною штангою, пожежні машини з висотними стрілами, всілякі крани, мобільні бурові установки, а також висотні споруди: вежі, труби, хмарочоси. Ефективним у даному випадку може стати застосування динамічного гасника коливань (ДГК) [1]. Ефективними ДГК можуть бути також у різного типу обертових машинах – від дисководів до насосів та потужних турбоагрегатів. Noise and vibration are of concern with many mechanical systems including industrial machines, home appliances, transportation vehicles, and building structures. Many such structures are comprised of beam and plate like elements. The vibration of beam and plate systems can be reduced by the use of passive damping, once the system parameters have been identified. A tuned mass damper (TMD), or dynamic vibration absorber (DVA),is found to be an efficient, reliable and low-cost suppression device for vibrations caused by harmonic or narrow-band excitations. In TMD design the stiffness and the damping ratio can be determined by balancing the two fixed points in the frequency response, in the case of harmonic excitation, or by minimizing the mean-square response under the random excitation, or by balancing the poles of system. In the classical theory of DVA, the primary structure is modelled as a spring-mass system; however, other models also have high interesting research and engineering application. In particular, the pendulum type system occurring as a model of a solid body with a fixed fulcrum point can play an important role in many fields such as machinery, transportation and civil engineering. The planar pendulum has been used to illustrate many types of structures such as ropeway gondola, crane or ships in waves. The effect of a DVA on a pendulum structure can be very different from that on a spring-mass system. The main aim of this paper is different type dynamic vibration absorbers investigation and optimization. Methods of decomposition and numerical synthesis are considered on the basis of the adaptive schemes. Design of complicated machines and buildings in view of their interaction with system of dynamic vibration absorbers is under discussion.
Розробка методики розрахунку поздовжньо-кутових коливань транспортних засобів за нелінійних характеристик підвіски
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Сокіл, Марія; Чаган, Юрій
Використовуючи асимптотичні методи нелінійної механіки у поєднанні із періодичними Ateb-функціями побудовано перше наближення розв'язку системи диференціальних рівнянь, яка є математичною моделлю поздовжньо-кутових коливань транспортних засобів. Отримані так звані рівняння у стандартному вигляді визначають вплив геометричних та динамічних параметрів підвіски на поздовжньо-кутові коливання транспортних засобів. Caterpillar vehicles are maintained in more difficult conditions, than wheel. It puts more rigid requirements to characteristics and layout of their suspension. It should ensure necessary smoothness of a course of a vehicle and the limited dynamic loads at significant speeds of motion on a cross-country terrain. Such requirements are ensured with the suspension with nonlinear communication between moving and restoring force. Simultaneously with nonlinearity of the elastic characteristic of the suspension there are significant difficulties of analytical research of dynamics of a probed vehicle. In work, for sedate or close to it of the communication law between restoring force and moving, the mathematical model of longitudinalangular oscillations is constructed. The technique of construction of the analytical solution of system of the nonlinear differential equations which describes dynamic process of a vehicle is developed for the analysis of effect of main specifications on dynamics of the process. The technique is based on the usage of periodic Atebfunctions at construction of the asymptotic solution of the indicated equations. It allows to receive ratio convenient for the analysis that laws of change of main specifications of vertical and longitudinal-angular oscillations describe. The settlement relations received on the basis of analytical investigations show: – To ensure necessary comfortableness of probed vehicles the suspension with communication between force and deformation in the form of the sedate law provided that a parametre of nonlinearity more than 1 can; – As to characteristics of dampers the necessary vibration damping ensures the nonlinear law of velocity function with a parametre of nonlinearity more from 2. The developed technique in the following can be the basis for research of more difficult and important case - researches of forced oscillations.
Розроблення нового засобу фальцювання розгорток з картону для малотиражного виробництва
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Регей, Іван; Бегень, Петро
Дана робота стосується пакувального виробництва, а саме заключних операцій виготовлення картонної тари – фальцювання та склеювання розгорток. Зважаючи на тенденції до зниження тиражів пакувальної продукції, актуальною є задача насичення ринку пакувального обладнання малогабаритними, економними та дешевими машинами, оскільки існуюче фальцювально-склеювальне призначене для великотиражного виробництва. Метою роботи є створення нового способу фальцювання, який якнайкраще повинен відповідати сучасним вимогам. У запропонованому способі картонна розгортка нерухомо зафіксовується на опорній плиті, фальцювання виконується двома радіальними криволінійними напрямними, які обертаються навколо вертикальних осей. На основі цього способу розроблено схему пристрою для фальцювання картонних розгорток, а також визначено основні аналітичні залежності для розрахунку геометричних параметрів виконавчих органів пристрою. Technological process for cardboard packaging envisages, first, making package patterns, then punching of creases, followed by folding and gluing (or, alternatively, by stapling or thermal binding) into a three-dimensional shapes. The folding and gluing procedures are implemented using folding and gluing production lines. However, due to their high price, high power consumption and big size, these folding and gluing lines are cost-ineffective in case of small-scale production. To meet the demand of the packaging equipment market for energy-saving machinery, a new method of cardboard package folding is proposed and the flow-chart of the device for its implementation is developed. According to this method, cardboard patterns go onto a faceplate and get immobilized. The folding operation is performed by radial curvilinear guide members that rotate around vertical axes, slide along the free, loose side elements of the patterns, folding them. The advantage offered by this method consists in the fact that translatory motion of a cardboard pattern was replaced with rotary motion of the curvilinear guide members, which allows considerable reduction of the size of the device and simplification of its design. Based on the above-described method, a new energysaving small-size device for folding cardboard packages was designed. The device is equipped with a faceplate having vacuum suction cups, radial curvilinear guide members, which with the help of rods are attached to the vertical axes and rotate clockwise and anti-clockwise, respectively. To ensure smooth folding of the free elements of the patterns, curvature of the guide members is designed for the elements to be folded with the smoothly increasing acceleration.
Порівняльний аналіз горизонтально- і вертикально-осьових вітроустановок
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Корендій, Віталій
Здійснена спроба проаналізувати характерні відмінності між горизонтально- і вертикально-осьовими вітроустановками, вказати на переваги і недоліки та обґрунтувати доцільність використання кожної з них для зростання енергетичної незалежності нашої країни. Nowadays in the world the amount of horizontal-axis wind-power installations (WPI), which use the effect of aerodynamic lifting load, is about 90 %, and a few thousand of companies are engaged in the batch production of them. The lag in development of verticalaxis WPI is caused by a few reasons. At first, they were invented considerably later than horizontal-axis WPI. Secondly, until quite recently it was erroneously considered that their rapidity can not exceed one module (for horizontal-axis WPI it may reach to 14 modules). The comparison of horizontal- and vertical-axial WPI, which can be found in modern literature, usually is limited by the mention about advantages of the use of vertical-axial WPI in connection with their basic property – the insensibility to the direction of the wind and, as a result, the possibility of considerable simplification of construction of the installation. However the experience of designing and exploitation of WPI shows, that this advantage is not the only parameter of comparative assessment of these types of WPI. Vertical- and horizontal-axis WPI are fundamentally different systems, many characteristics of which do not recur. Therefore we will make an attempt to analyse differences, advantages and faults of both systems after such criteria: 1) dependence of efficiency of wind-power installation on direction of the wind; 2) coefficients of the use of the wind power; 3) starting of WPI; 4) rationality of the power chart of WPI; 5) construction of blade; 6) turn of blades; 7) energy of air flow, which is taken away by the blade; 8) degree of rapidity; 9) placing of generator and booster; 10) reliability; 11) capacity; 12) rated speed of the wind; 13) ecological aspects; 14) mass characteristics. In complex variety of properties, which commonly ambivalently characterize each type of WPI, it is impossible to use simple methods of their quality assessment (easy-heavy, difficult-simple, effectiveineffective). The quantitative analysis of total complex of characteristics of WPI, on the basis of theoretical and model-experimental researches with the purpose of receipt of data about efficiency of the use of WPIof both types in the economic and meteorological conditions of concrete region, is necessary. In general, it is necessary to to emphasize that it is impossible to satisfy the necessities of all consumers of the country. Wind power as the subindustry of power engineering will become competitive only on condition of development of different directions which are able to create the state market of wind-power technique.
Вплив вм’ятин на напружений стан циліндричних обичайок апаратів високого тиску
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Білоус, Вадим
На поверхні корпусних оболонкових елементів сосудів високого тиску часто виявляють вм’ятини, які є концентраторами напружень. Розглядалася тонкостінна циліндрична оболонка (обичайка) під дією внутрішнього тиску, у якої вм’ятина є результатом плавного сполученнятрьох складових оболонок: циліндричної, сферичної і тороїдний. Основне диференціальне рівняння було подано в комплексній формі Новожилова. На базі умов сполучення складових оболонок було розроблено алгоритм визначення напружень у зоні вм’ятини, застосування якого у конкретному прикладі показало суттєве збільшення коефіцієнту їх концентрації. Indents are often found while examining high pressure vessels. The indents on the surface of case shell elements of these vessels are stress concentrators influencing stress strain behaviour of these elements. This can result in exceeding allowed tension values. There is virtually no research of this state in the indent regions at the moment, which has encouraged this work. The author has studied a thin-walled cylindrical shell under the effect of internal pressure. The shell has an indent resulting from the seamless joint of three shells: cylindrical, spherical and toroidal as a transition between the first two shells. The main differential equation for these shells has been presented in Novozhylov complex form. The general solution of this equation in complex function is provided as the sum of the general solution of homogeneous equation, defined by asymptotic method, and the specific solution of non-homogeneous equation, which satisfies membrane theory. Solutions for all three shells were presented in expressions with complex constants, derived from four conditions of these shell combinations. Joint parameters were defined as radial displacements, degrees of tangential rotation, radial stresses and bending moments. The systems of algebraic equations for Novozhylov functions and the functions themselves has been found. The latter determined stresses and moments in all shell components of the indent. Tension calculations of the indent t=0,02 m deep in the cylindrical shell h=0,02 m thick and RB=1,3 m in diameter, done under pressure p=1,2 MPa have the following results: being a stress concentrator, the indent causes tension increase. Concentration factor for tensile stresses was quite small (1,2), being rather substantial for bending stresses (5,3). Therefore, we think it is worthwhile to regulate geometrical parameters of indents in proper technical documentation.
Технологія складання роторів барабанно-дискової конструкції методом двох пробних складань із заміром биття на призмах
(Видавництво Львівської політехніки, 2011) Філімоніхін, Геннадій; Невдаха, Андрій
Розроблена технологія складання міжопорних роторів барабанно-дискової конструкції газотурбінних двигунів методом двох пробних складань із заміром биття на призмах. Розроблені відповідні типові техпроцеси, математична модель ротора, алгоритми розрахунків, що забезпечують техпроцеси. Ефективність розроблених техпроцесів перевірена комп’ютерним моделюванням та натурними випробуваннями на спеціально створеному стенді. Технологія потребує для реалізації найменшу кількість технологічного обладнання і забезпечує при цьому найкращу якість складання роторів через збільшення точності прогнозу биття ланок ротора та зменшення похибок, що накопичуються. The technology of gas turbine motors inbearing drum-disk construction by two test assembly method with test of the prism pulsation was created. Corresponding typical processes, mathematic model of the rotor, added algorithms, which ensure technical processes, were created. The efficiency of created technical processes was checked by computer modulation and natural testing on the special provided stand. The mathematic dependence which determine or describe the virtual rotor creation with using the pair characteristics establishment of the rotor on the prism, them static and dynamic unbalance, functional of the rotor quality making up creating, the forecast formulas of the pulsation of the rotor’s link control surface were received. By using the SolidWorks three-dimensional computer model of the drumdisk rotor was created, control repeatable mechanism, prism, indicators for the control surface rotor’s pulsation test were modeled. Assembly processes of the console and inbearing drum-disk rotors by two test assembly method with prism pulsation test as on the vertical erection staple and on prism were researched. Purposed for researching of the drum-disk construction GTD rotors assembly with pulsation test as on the repeatable control mechanism and on the prisms stand was developed and mode. Stand consists of two mechanism and different drum-disk rotor’s details with may be complete different rotors with different links amount. There are tested technical process of the rotor’s assembly checked the algorithms calculation ect., on the stand. The technology needs for realization a small number of the equipments and provides the best quality of rotor’s pile by increase of the precision. The forecast link rotor’s pulsation and decries of mistakes, which are accumulating.