Инженерные расчеты

В книге рассматриваются методы расчета сложных вакуумных систем. Под сложной вакуумной системой понимается система, состоящая хотя бы из двух простых элементов. Книга утверждена на научно-техническом совете ФГУП «НИИВТ им. С. А. Векшинского» и рекомендована для научных сотрудников, аспирантов и студентов теплофизических и инженерно-физических специальностей.

В книге рассмотрены различные аспекты решения задач нелинейной строительной механики тонкостенных пространственных систем. Необходимость расчета конструкций на устойчивость и стремление полнее использовать возможности конструкционных материалов потребовало учета конечных перемещений и перехода к общим нелинейным зависимостям напряжений от деформаций. Поэтому нелинейные задачи включены в число объектов рассматриваемых строительной механикой. В книге обсуждаются и развиваются методы расчета тонкостенных пространственных систем, с помощью которых нелинейные задачи можно решать с помощью линейных уравнений. Это возможно сделать в рамках инкрементального подхода, когда на основе нелинейных уравнений получают линейные инкрементальные уравнения, содержащие в качестве неизвестных приращения (инкременты) искомых функций. Книга адресована широкому кругу читателей, научным работникам, преподавателям вузов, инженерам проектировщикам, специализирующимся в области расчета тонкостенных конструкций, аспирантам и магистрантам.

Предметом книги является подробное рассмотрение реальных инженерных проблем, решенных посредством модулей SolidWorks Simulation (COSMOSWorks, COSMOSMotion и COSMOSFloWorks). Это задачи анализа прочности, кинематики, динамики, гидрогазодинамики и теплопередачи. Прочтя книгу, читатель получит полное представление о функциональности алгоритмов и программ, ознакомится с методиками использования численных методов, присутствующих в популярной системе проектирования. Книга может быть полезна как начинающим специалистам для формирования мировоззрения в области инженерного анализа, так и опытным инженерам-расчетчикам для углубления и конкретизации знаний применительно к современным реализациям расчетных модулей SolidWorks. Особенностью издания является обсуждение вопросов, связанных с совместным применением нормативных расчетных методик и универсальных компьютерных моделей, на базе реальных инженерных задач. Прослеживается путь решения от постановки задачи до обсуждения результатов. Материал книги в основном базируется на версиях продуктов 2009 года. В качестве приложений предлагаются задачи Конкурса мастеров SolidWorks/COSMOSWorks, сопровождаемые результатами. DVD-диск прилагается только к печатному изданию книги.

Изложены методы расчета свободных и вынужденных колебаний упругих оболочек, частично заполненных жидкостью и без нее, при произвольных условиях крепления конструкции. Подробно рассмотрены методы расчета взаимодействия жидкости с упругой конструкцией. Описано применение модифицированного метода, разработанного автором на основе метода Бубнова – Галеркина, позволяющего получить решение краевой задачи при любых граничных условиях. Приведены результаты расчета конструкций летательных аппаратов. Книга предназначена для научных работников и инженеров, проводящих исследования в области динамики упругих и гидроупругих систем, а также может представлять интерес для аспирантов и студентов-старшекурсников университетов соответствующих специальностей.

Книга развивает тему практического использования инструментов инженерного анализа SolidWorks для решения задач прочности, устойчивости, динамики, механики композитов, гидродинамики и теплопередачи. Подобраны актуальные примеры, потребовавшие использования большей части функционала программ, а также разработки специфических приёмов. Изложение ведётся последовательно: постановка задачи, подготовка геометрической модели, её преобразование в расчётную, наложение граничных и контактных условий, получение рациональной сетки, настройка вычислительного процесса, анализ и интерпретация результатов, выводы и рекомендации. Все этапы сопровождаются комментариями, описывающими мотивацию действий автора, анализируются разнообразные подходы к решению, как методические, так и технические. Некоторые задачи решаются с использованием нормативной базы, регламентирующей соответствующие эксперименты. Результатом являются расчётные модели и методы их использования, воспроизводящие эти эксперименты. В первую очередь книга предназначена для практикующих инженеров, занимающихся расчётами профессионально или эпизодически. Также она будет полезна преподавателям и студентам, чтобы оценить перспективы овладения инструментами расчётов в среде SolidWorks. Те, кто занимается повышением квалификации на уровне аспирантуры, надеемся, найдут полезную информацию о том, как внести элементы исследования в обыденные, на первый взгляд, ситуации. На сайте издательства dmkpress.com содержатся цветные иллюстрации, которые будут полезны для анализа результатов расчётов, а также изрядная часть моделей, как в формате SolidWorks, так и eDrawings.

Книга предназначена для пользователей вычислительного комплекса SCAD, программ-сателлитов SCAD, а также других программ, выполняющих анализ напряженно-деформированного состояния конструкций и связанных с формированием и расчетом геометрических характеристик сечений различного вида. Рассматриваются пользовательский интерфейс и правила подготовки данных в программах Конструктор сечений, Консул, Тонус и Сезам, приводятся минимальные теоретические сведения, на основе которых выполняются расчеты в этих программах. Книга может представлять интерес для студентов соответствующих специальностей и разработчиков аналогичных программ.

Материал книги рассчитан на пользователей различных уровней подготовки и широкого круга специальностей, работающих с электронными таблицами Excel. В систематизированном виде с привлечением большого количества практических примеров изложены методы применения Excel для решения экономических и инженерных задач, для работы с базами данных, для решения задач оптимизации, аппроксимации зависимостей, численного интегрирования, для решения дифференциальных уравнений первого порядка, систем линейных алгебраических уравнений и нелинейных уравнений. (Компакт-диск прилагается только к печатному изданию.)

Рассмотрены основные закономерности поведения открытых физико-химических систем при значительных отклонениях от равновесия. Большое внимание уделено вопросам неравновесной термодинамики, образованию диссипативных структур. Представлены основы математического описания процессов в неравновесных системах и анализа устойчивости конечных состояний нелинейных систем. Приведены примеры использования методов неравновесной термодинамики при решении задач, связанных с поведением гетерогенных металлических систем в различных внешних условиях. Предназначено для изучения дисциплины «Термодинамика неравновесных процессов» для студентов, обучающихся по основной образовательной программе направления «Материаловедение и технология материалов».

Рассмотрены вопросы формирования исходных и расчетных динамических систем колесных машин, точные и приближенные методы определения собственных частот и форм свободных колебаний консервативных и неконсервативных динамических систем с конечным и бесконечным числом степеней свободы, условия резонанса в системах с конечным числом степеней свободы при гармоническом воздействии и меры борьбы с резонансными явлениями, энергетический способ оценки амплитуд колебаний в трансмиссии при полигармоническом воздействии со стороны двигателя и расчет колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс, а также узлов и деталей трансмиссии при пространственном нагружении со стороны дороги. Для студентов вузов и университетов машиностроительного профиля, обучающихся по специальностям «Автомобиле- и тракторостроение» и «Многоцелевые колесные и гусеничные машины».

В первой части учебного пособия изложены устройство, принцип действия, элементарная теория прямоточного воздушно-реактивного двигателя, даны расчетные зависимости для его проектирования. Для студентов, изучающих дисциплины «Специальные двигатели ракетного оружия» и «Проектирование энергетических установок ракетного оружия», а также аспирантов и преподавателей, проводящих аудиторные занятия по указанным дисциплинам.

Рассмотрены методологии различных конструкторско-технологических расчетов электронной аппаратуры и их программная реализация. Приведены методики и алгоритмы компоновочного расчета, расчетов теплового режима блоков электронной аппаратуры, надежности, параметров печатного монтажа, а также на механические воздействия. Для студентов, осуществляющих расчеты по курсовому и дипломному проектированию.

Изложены основы построения математического описания функционирования систем пневмоавтоматики. Приведены методики анализа простейших устройств пневмоавтоматики, иллюстрированные решением числовых примеров и задач. Построены совокупности математических моделей различного уровня идеализации, которые лежат в основе проектировочных расчетов систем пневмоавтоматики. Для студентов вузов, изучающих методы анализа и синтеза систем пневмоавтоматики.

Рассмотрено определение основных параметров газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ) энергетического, транспортного и авиационного назначения и их узлов на основе приближенного расчета для проведения дальнейших детальных термогазодинамических расчетов элементов и уточнения параметров ГТД и ГТУ. Для студентов старших курсов, выполняющих курсовой и дипломный проекты. Пособие может быть полезно для преподавателей, слушателей института повышения квалификации и специалистов, работающих в области создания ГТД, ГТУ и комбинированных установок.

Рассмотрены основные уравнения газокинетической теории переноса нейтронов и методы их решения, положенные в основу математических моделей компьютерных программ нейтронно-физического расчета решетки реактора, а также некоторые особенности расчета решетки. Дано описание программы WIMS нейтронно-физического расчета решетки реактора, приведены примеры задания исходных данных. Для студентов старших курсов, обучающихся по специальности «Ядерные реакторы и энергетические установки» и выполняющих курсовые, дипломные проекты и НИРС. Может быть полезно аспирантам и специалистам, занимающимся нейтронно-физическим расчетом реакторных установок и контейнеров для транспортировки ядерного топлива.

Изложены основы комплексного проектирования и экспериментальной отработки комбинированных ракетных (ракетно-прямоточных) двигателей на твердом топливе. Центральное место в книге занимает методология расчетно-конструкторской разработки двигателей различных схем для выбора базовой компоновки на этапе технического предложения. Приведены конструктивно-компоновочные схемы и конструкции узлов комбинированных двигателей. Для студентов старших курсов и аспирантов авиа- и ракетостроительных специальностей высших технических учебных заведений, научных работников и инженеров, занимающихся разработкой, проектированием и испытаниями высокоскоростных летательных аппаратов и комбинированных ракетных двигательных установок на основе ракетно-прямоточного двигателя на твердом топливе.

В пособии приведены краткие сведения о теоретических основах расчета пластин при изгибе по моделям Кирхгофа и Тимошенко–Миндлина. Рассмотрены различные вариационные формулировки задачи изгиба пластин, служащие основой конечно-элементного анализа. Подробно описано построение ряда наиболее известных конечных элементов пластин. Рассмотрены элементы метода перемещений, элементы смешанного типа и гибридные элементы. Приведены результаты сравнительного анализа различных конечных элементов, используемых для расчета пластин. Для студентов специальности «Динамика и прочность машин», изучающих дисциплины «Строительная механика машин» и «Вычислительная механика».

В третьем томе трехтомного учебного пособия приведен математический аппарат, используемый в статистической теории автоматического управления. Рассматриваются основы теории вероятностей и теории случайных функций. Изложение вопросов математики сопровождается решением примеров расчета автоматических систем при наличии случайных воздействий. Содержание данного учебного пособия соответствует разделу лекций по теории автоматического управления, читаемому авторами в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Автоматическое управление в технических системах». Будет полезно аспирантам и инженерам, специализирующимся в данной области.

Даны рекомендации по выбору матричных методов расчета частот и форм свободных колебаний консервативных и неконсервативных динамических моделей силовых передач колесных машин с конечным числом степеней свободы в зависимости от типа матриц и их размерности, объема решаемой задачи (расчета всех или части частот и, возможно, форм свободных колебаний) и т. д. Показано, что решение задачи нахождения частот и форм свободных колебаний математически эквивалентно решению задачи на собственные значения. Рассмотрены особенности расчета собственных значений и собственных векторов. Приведены сведения о программных средствах для решения спектральных задач. Включены примеры расчета частот и форм свободных колебаний динамических систем в среде MathCAD. Для студентов старших курсов специальностей «Автомобилестроение» и «Многоцелевые гусеничные и колесные машины».

В первом томе учебного пособия изложены теория процессов обработки металлов давлением и результаты теоретических и экспериментальных исследований различных операций. Приведены формулы и методы расчета основных технологических параметров с учетом исходной анизотропии свойств штампуемого материала, деформационной анизотропии, упрочнения, а также упругих деформаций формообразующего инструмента. Уточнены важные положения теории обработки металлов давлением, относящиеся к кривым упрочнения, а также к учету влияния масштаба обрабатываемой заготовки, скорости деформации и температурного эффекта. Рассмотрены теоретические методы прогнозирования разрушения заготовки и анализа распределения волокон структуры в получаемых изделиях, образования утяжин и застойных зон. Содержание учебника соответствует курсу лекций, читаемых автором в МГТУ им. Н. Э. Баумана. Для студентов, обучающихся по направлению «Машиностроение», аспирантов и преподавателей, а также инженерно-технических и научных работников, специализирующихся в области обработки металлов давлением.

В книге, состоящей из трех томов, изложен математический аппарат, используемый в теории автоматического управления. В первом томе приведены необходимые сведения из матричного исчисления и линейной алгебры. Большое внимание уделено теории дифференциальных уравнений, а также элементам теории функций комплексного переменного. Изложение вопросов математики сопровождается рассмотрением основных задач теории автоматического управления. Третье издание (2-е – в 1977 г.) переработано и дополнено. Содержание учебного пособия соответствует курсам лекций, которые авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана. Для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Системы автоматического управления». Будет полезно аспирантам и инженерам, специализирующимся в данной области.