Диссертация (1026019), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Это обусловлено тем, что такого родаотклонения качественно изменяют рабочие характеристики ВТГ, вызываяэффект расщепления спектра частот чувствительного элемента. Величинарасщепления собственных частот УЧЭ является одной из важнейшиххарактеристик точности волнового твердотельного гироскопа.Кроме того, учитывая, что технологические отклонения параметровгеометрии и разброс характеристик материала упругих чувствительныхэлементов носят случайный характер, необходим вероятностный анализ ихвлияния на характеристики динамической точности ВТГ.Это, в свою очередь, возможно только при наличии эффективныхметодоврешениязадачнеосесимметричных,динамикиоболочеквпроизвольных,вдетерминированнойпервуюиочередь,вероятностнойпостановках.В настоящее время такие методы, применительно к УЧЭ ВТГ в видетонкостенных неосесимметричных оболочек, мало отличающихся от оболочеквращения, развиты недостаточно для того, чтобы удовлетворить потребностипрактики проектирования.Таким образом, разработка методов расчёта расщепления собственныхчастотупругихчувствительныхэлементовволновоготвердотельногогироскопа при наличии неосесимметричных несовершенств параметров ихгеометрии и разброса характеристик материала в детерминированной ивероятностной постановках является весьма актуальной.Цель работы состоит в повышении точности и метрологическойнадёжности волновых твердотельных гироскопов различного назначения.Указанная цель достигается путём решения комплекса следующих задач:9− разработкаоболочечныхметодовупругихрасчётарасщеплениячувствительныхсобственныхэлементовВТГ,частотимеющихдетерминированные и случайные несовершенства геометрии, зависящие отокружной координаты, и разбросы характеристик материала;− создание комплекса алгоритмов и программ для расчёта спектра частотУЧЭ с учётом разброса характеристик их материала и несовершенствгеометрии в детерминированной и вероятностной постановках;− верификацияразработанногопрограммно-алгоритмическогообеспечения;− проведениетеоретическогоанализаивыявлениеосновныхзакономерностей влияния важнейших конструктивных параметров неидеальныхоболочечных УЧЭ на расщепление спектра частот их свободных колебаний;− применениеразработанногопрограммно-алгоритмическогообеспечения к расчёту и проектированию резонаторов ВТГ.Цель диссертационной работы соответствует приоритетным направлениямразвития науки, технологий и техники в Российской Федерации «Индустриянаносистем»,«Информационно-телекоммуникационные«Перспективныевидывооружения,военнойисистемы»,специальнойтехники»,«Транспортные и космические системы», работа направлена на развитиекритическихтехнологий«Технологиинаноустройствимикросистемнойтехники», «Технологии информационных, управляющих, навигационных систем»,«Базовые и критические военные и промышленные технологии для созданияперспективных видов вооружения, военной и специальной техники», «Технологиисоздания высокоскоростных транспортных средств и интеллектуальных системуправления новыми видами транспорта», «Технологии создания ракетнокосмической и транспортной техники нового поколения», «Технологии созданияэлектронной компонентной базы и энергоэффективных световых устройств».Методы исследования основаны на фундаментальных положенияхклассическоймеханики,механикидеформируемоготвёрдоготелаивычислительной механики.
В работе использован аппарат нелинейной10механики (асимптотические методы, метод малого параметра), методы прямоготензорного исчисления, компьютерной алгебры и теории вероятностей.Научная новизна работы состоит в том, что в ней получены новыенаучные результаты:– методики расчёта расщепления собственных частот резонаторов ВТГ,позволяющие учесть детерминированные и случайные неосесимметричныенесовершенства формы срединной поверхности и разнотолщинность, а такжеразброс характеристик материала (плотности, коэффициента Пуассона, модуляЮнга);– зависимостирасщеплениячастот(вероятностныххарактеристикрасщепления частот) от конструктивных параметров резонаторов ВТГ снесовершенствами указанных типов;– закономерностиистепеньвлиянияразличныхконструктивныхпараметров резонаторов с несовершенствами указанных типов на расщеплениеспектра их частот.Практическая значимость работыРазработанное программно-алгоритмическое обеспечение доведено доуровня, позволяющего применять его в расчётно-проектировочной практике ииспользуетсяприпроектированииперспективныхприборов,чтоподтверждается актом о внедрении.
Его применение позволило повыситьхарактеристики резонаторов волновых твердотельных гироскопов и ускоритьпроцесс их проектирования.Изложенныевдиссертацииметоды,алгоритмыипрограммноеобеспечение могут быть использованы для расчёта и проектирования широкогокласса УЧЭ оболочечного типа.Достоверностьрезультатов,полученныхсиспользованиемразработанных методик, подтверждена их хорошим совпадением с даннымипроведённых экспериментов, с результатами других исследователей ипроверкой на модельных и тестовых задачах.11На защиту выносятся следующие основные положения:– методикирасчётарасщеплениясобственныхчастотупругихчувствительных элементов ВТГ, имеющих детерминированные и случайныенесовершенства геометрии, зависящие от окружной координаты, и разбросыхарактеристик материала;– результаты теоретического анализа и основные закономерностивлияния конструктивных параметров УЧЭ ВТГ, имеющих детерминированныеи случайные неосесимметричные несовершенства геометрии (форма срединнойповерхности, толщина) и технологические разбросы характеристик материала(плотность, коэффициент Пуассона, модуль Юнга), на расщепление спектра ихчастот.Апробация работыОсновные положения работы докладывались на:– Всероссийскойнаучно-техническойконференции,посвящённой170-летию МГТУ им.
Н.Э. Баумана (Москва, Россия, 2000 г.);– 5th Russian-Bavarian Conference on Biomedical Engineering (Мюнхен,Германия, 2009 г.);– IV Международной школе-конференции молодых учёных «Нелинейнаядинамика машин» (Москва, Россия, 2017 г.);– научномсеминарекафедрыприкладноймеханикиМГТУим.Н.Э. Баумана (Москва, Россия, 2017 г.).Реализацияработы.Результатыработывнедренывпрактикупроектирования волновых твердотельных гироскопов в АО «Инерциальныетехнологии «Технокомплекса», а также используются в учебном процессе накафедре прикладной механики МГТУ им.
Н.Э. Баумана.Публикации. Содержание диссертации отражено в 6 научных работах, 3 изкоторых опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав,заключения, списка литературы и приложения. Общий объём работы12156 страниц, включая 137 страниц основного текста, содержащего 37 рисунков,3 таблицы. Список литературы включает 149 наименований.В первой главе представлено описание современного состояния проблемыточности работы оболочечных упругих чувствительных элементов волновыхтвердотельных гироскопов. Дан обзор и анализ исследований в областиточности работы оболочечных упругих чувствительных элементов волновыхтвердотельныхгироскопов.Обоснованаактуальностьработы.Сформулированы цель и основные задачи работы.Вторая глава посвящена разработке и обоснованию математическоймодели неосесимметричного оболочечного упругого чувствительного элементаволнового твердотельного гироскопа.
Обоснован асимптотический подход квычислениюрасщеплениясобственныхчастотоболочечногоупругогочувствительного элемента с малыми отклонениями от осевой симметрии. Наоснове вариационного подхода построены возмущённые матричные операторытонкостеннойоболочкисмалымиотклонениямиформысрединнойповерхности от осевой симметрии и неосесимметричной разнотолщинностью.Намодельныхзадачахосуществленаверификацияразработаннойдинамической модели. Представлен алгоритм расчёта расщепления частотсвободных колебаний оболочечного чувствительного элемента волновоготвердотельного гироскопа, имеющего малые случайные неосесимметричныеотклонения параметров геометрии и случайный разброс характеристикматериала.В третьей главе приведены результаты численного расчёта расщепления(вероятностных характеристик расщепления) собственных частот оболочечныхупругих чувствительных элементов с детерминированными и случайнымималыми отклонениями формы срединной поверхности от осевой симметрии,детерминированнойислучайноймалойнеосесимметричнойразнотолщинностью.
Приведены также результаты расчёта расщепления частотприналичииПредставленыдетерминированногозависимостиразбросарасщепленияхарактеристик(вероятностныхматериала.характеристик13расщепления) собственных частот от основных конструктивных параметровупругихчувствительныхэлементов.Наосновеанализауказанныхзависимостей установлены основные закономерности влияния конструктивныхпараметров резонаторов на расщепление (вероятностные характеристикирасщепления) их собственных частот. Выявлены параметры резонаторов,оказывающие наиболее существенное влияние на величину расщепления(проектные параметры).
Изложена методика построения в пространствепроектных параметров областей работоспособности резонаторов волновыхтвердотельных гироскопов по критерию величины расщепления собственнойчастоты. Использование областей работоспособности позволяет получатьрациональные проектные решения при существенном сокращении временипроектирования.Вчетвёртойглавеприведенырезультатыэкспериментальногоисследования расщепления частот резонаторов волновых твердотельныхгироскопов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
