Динамика и прочность турбомашин

Цели и задачи дисциплины

Главной целью дисциплины является формирование умения комплексно решать инженерные задачи о динамике и прочности машиностроительных конструкций и изделий путем построения расчетной схемы, записи дифференциальных уравнений движения, выбора метода решения, последующего анализа результатов расчета, оценки прочности конструкции и выработки практических рекомендаций. Достижение этой цели позволит выпускнику оценивать прочность машиностроительных конструкций при динамических воздействиях.

Краткое содержание дисциплины

Устойчивость механических систем. Устойчивость движения. Понятие устойчивости. Общая постановка задачи устойчивости по А.М. Ляпунову. Теоремы Ляпунова об устойчивости движения по первому приближению. Алгебраические критерии устойчивости. Критерий Рауса-Гурвица. Устойчивость систем прямого регулирования: регулятор – турбина. Устойчивость простейшей модели крыла. Дивергенция и флаттер. Устойчивость иглы форсунки дизельного двигателя. Устойчивость пневмомеханической системы. Вихри Кармана. Груз на движущейся ленте. Динамика роторов. Устойчивость вращающегося вала. Критическая частота вращения. Самоцентрирование диска. Ротора жесткие и гибкие. Влияние гироскопического момента диска на критические частоты вращения ротора. Критические частоты вращения анизотропного ротора. Влияние веса диска при горизонтальном расположении ротора на его критические частоты. Влияние масляной пленки в подшипниках на устойчивость ротора. Влияние гистерезисных свойств вала на устойчивость ротора. Влияние венцовых, надбандажных и лабиринтных сил. Пороговая мощность турбоагрегата. Формы движения одномассового ротора. Автоколебания механических систем. Автоколебания. Классификация автоколебательных систем. Стационарные режимы и предельные циклы. Дельта-метод построения фазовых траекторий. Уравнения Рэлея и Ван-дер-Поля. Применение метода медленно меняющихся амплитуд. Хаотические колебания в динамических системах. Хаотическая динамика странного аттрактора. Разрывные автоколебания. Способ поэтапного интегрирования для кусочно-линейных систем. Система с сухим трением. Вынужденные колебания в автоколебательных системах. Явление синхронизации в природе и в технике. Динамика сосуществования видов. Параметрические колебания. Примеры параметрических колебаний. Энергетические соотношения. Уравнения параметрических колебаний. Диаграмма Айнса-Стретта. Влияние вязкого трения на параметрические колебания. Обращенный математический маятник. Сопоставление свойств силового и параметрического резонансов. Удар. Удар по пружине. Удар по буферу. Вертикальный удар по пружине. Вертикальный удар по балке. Модель "молот-наковальня". Распространение волн продольных деформаций. Задача С.П. Тимошенко. Изгибающий удар по балке. Учет местных и общих деформаций. Теория Герца о соударении массивных тел. Виброизоляция при ударном воздействии.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Выпускник должен обладать: