Дизайн равнопрочного вращающегося диска

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование: Вращающиеся диски, например маховики, являются неотъемлемой частью двигателей, что требует развития теоретических методов анализа и дизайна таких дисков.

Цель: Определение профиля равнопрочного вращающегося диска.

Материалы и методы: Методы математической теории упругости и пластичности.

Результаты: Методика определения профиля равнопрочного вращающегося диска, подчиняющегося условию пластичности Мизеса, и ее применение.

Заключение: Разработанная методика может быть использована для дизайна равнопрочных вращающихся дисков, подверженных действию различных комбинаций величин давления на внешнем и внутреннем радиусах. Методика может быть распространена на более общие условия пластичности.

Об авторах

Елена Алексеевна Лямина

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: lyamina@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-7319-8703
SPIN-код: 6801-0244

к.ф.-м.н.

Россия, Москва

Ольга Валерьевна Новожилова

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: helgam@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-9361-0478
SPIN-код: 8995-7637

к.ф.-м.н.;

Россия, Москва

Список литературы

  1. Genta G, Bassani D. Use of Genetic Algorithms For the Design of Rotors. Meccanica. 1995;30:707–717. doi: 10.1007/BF00986575
  2. Parmaksizogˇlu C, Güven U. Plastic Stress Distribution in a Rotating Disk with Rigid Inclusion Under a Radial Temperature Gradient. Mechanics of Structures and Machines: An International Journal. 1998;26:19-20. doi: 10.1080/08905459808945417
  3. Orcan Y, Eraslan AN. Elastic–Plastic Stresses in Linearly Hardening Rotating Solid Disks of Variable Thickness. Mechanics Research Communications. 2002;29(4):269-281. doi: 10.1016/S0093-6413(02)00261-6.
  4. Eraslan AN. Stress Distributions In Elastic-Plastic Rotating Disks with Elliptical Thickness Profiles Using Tresca and Von Mises Criteria. Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2005;85:252-266. doi: 10.1002/zamm.200210177
  5. Jalali MH, Jalali MR. Stress Analysis of Rotating Functionally Graded Polar Orthotropic Disk Under Thermomechanical Loading. Journal of Vibroengineering. 2020;22(3):640–656. doi: 10.21595/jve.2019.20575
  6. Сёмка Э.В. Качественный и количественный анализ упругопластического состояния вращающегося тонкого диска // Вестник Инженерной школы ДВФУ. – 2022. – №4(53). – С. 3–12. [Syomka EV. Qualitative and quantitative analysis of the elastoplastic state of a rotating thin disk. Far Eastern Federal Univercity: School of Engineering Bulletin. 2022;4(4(53):3-12. (In Russ).] Ссылка активна на: 18.03.2023. Доступно по: https://journals.dvfu.ru/vis/article/view/388
  7. Alexandrov S. Elastic/plastic discs under plane stress conditions. Springer, 2015. doi: 10.1007/978-3-319-14580-8
  8. Paul SK, Sahni M. Stress Analysis of Functionally Graded Disk with Exponentially Varying Thickness Using Iterative Method. WSEAS Transactions on Applied and Theoretical Mechanics. 2021;16:232-244. doi: 10.37394/232011.2021.16.26
  9. Sharma D, Kaur R, Sharma H. Investigation of Thermo-Elastic Characteristics in Functionally Graded Rotating Disk Using Finite Element Method. Nonlinear Engineering. 2021;10:312-322. doi: 10.1515/nleng-2021-0025
  10. Madan R, Bhowmick S. Limit Elastic Analysis of Functionally Graded Rotating Disks Under Thermo-Mechanical Loading. Int J Appl Mech. 2021;13:Article 2150033. doi: 10.1142/S1758825121500332
  11. Seireg A, Surana KS. Optimum Design of Rotating Disks. Journal of Engineering Materials and Technology, Transactions of the ASME. 1970;92(1):1-10. doi: 10.1115/1.3427709
  12. Gontarovskii VP, Chebaevskii BP. Profile design of uniform-strength disk by the Mises strength rule. Strength of Materials. 1973;5(10):1257-1259. doi: 10.1007/BF01129410
  13. Hein K, Heinloo M. The Design of Nonhomogeneous Equi-Strength Annular Discs of Variable Thickness Under Internal And External Pressures. Int J Solids Struct. 1990;26(5/6):617-630. doi: 10.1016/0020-7683(90)90033-R
  14. Gau CY, Manoochehri S. Optimal Design of a Nonhomogeneous Annular Disk Under Pressure Loadings. ASME Journal of Mechanical Design. 1994;116:989-996. doi: 10.1115/1.2919509
  15. Durban D, Baruch M. Analysis Of an Elasto-Plastic Thick Walled Sphere Loaded By Internal and External Pressure. Int J Nonlinear Mech. 1977;12: 9-21. doi: 10.1016/0020-7462(77)90012-9
  16. Alexandrov S, Pirumov A, Jeng YR. Expansion/Contraction of a Spherical Elastic/Plastic Shell Revisited. Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2015; 27: 483-94. doi: 10.1007/s00161-014-0365-6
  17. Alexandrov S, Jeng YR. An Elastic/Plastic Solution for a Hollow Sphere Subject to Thermo-Mechanical Loading Considering Temperature Dependent Material Properties. Int J Solids Struct. 2020;200-201:23-33. doi: :10.1016/j.ijsolstr.2020.03.027
  18. Bayat M, Saleem M, Sahari BB, Hamouda AMS, Mahdi E. Mechanical and Thermal Stresses in A Functionally Graded Rotating Disk with Variable Thickness Due to Radially Symmetry Loads. Int J Pres Ves Pip. 2009;86:357-72. doi: 10.1016/j.ijpvp.2008.12.006
  19. Vivio F, Vullo V, Cifani P. Theoretical Stress Analysis of Rotating Hyperbolic Disk Without Singularities Subjected to Thermal Load. Journal of Thermal Stresses. 2014;37:117-36. doi: 10.1080/01495739.2013.839526

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Вращающийся диск, нагруженный внутренним и внешним давлением

Скачать (44KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Иллюстрация условия применимости особого решения

Скачать (48KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Общая структура решения уравнения (14)

Скачать (43KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Радиальное распределение значения угла

Скачать (64KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость давления на внешнем радиусе от величины a

Скачать (37KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Профиль равнопрочного диска

Скачать (36KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Иллюстрация условия применимости решения

Скачать (156KB)
Метаданные

© Лямина Е.А., Новожилова О.В., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».