3 Маркетинговая стратегия – описание и обоснование выбора рынков, на которых будет сконцентрирована деятельность подразделения 11


ПРОЕКТ Научно-образовательный центр



страница28/30
Дата17.10.2016
Размер4.73 Mb.
1   ...   22   23   24   25   26   27   28   29   30

ПРОЕКТ

  1. Научно-образовательный центр

«Демпфирующие и звукоизоляционные свойства многослойных

элементов конструкций»


Раздел 1. Общая информация

    1. Область наук

Механика и машиностроение

    1. Направление научных исследований

Теоретико-экспериментальные методы определения демпфирующих и звукоизоляционных свойств многослойных элементов конструкций и их приложения к проблемам вибро- и шумозащиты конструкций и сооружений

    1. Цель исследований

Разработка теоретико-экспериментальных методов определения демпфирующих и звукоизоляционных свойств многослойных элементов конструкций, позволяющих прогнозировать и разрабатывать эффективные мероприятия по снижению уровня шумов и вибраций, возникающих при эксплуатации машин, механизмов и приборов, а также техногенных воздействий на здания и сооружения, расположенные вблизи транспортных магистралей.

    1. Задачи исследований

1. Разработка уточненных схем и конструкций тест-образцов трехслойных конструкций, их закрепления и нагружения, позволяющих при их испытаниях реализовать в заполнителе условия, близкие к чистому сдвигу по длине слоя заполнителя.

2. Разработка уточненной математической модели и соответствующих уравнений для описания механического поведения тест-образца при испытании заполнителя на сжатие и сдвиг.

3. Разработка численного метода и алгоритма решения построенных уравнений, реализованных в виде соответствующего программного обеспечения и позволяющих создать в комбинации с результатами п.1 теоретико-экспериментальную методологию определения осредненных прочностных и жесткостных характеристик заполнителей и их истинных диаграмм деформирования с учетом нелинейности деформирования.

4. Построение для заполнителей тех или иных структур таких аналитических структурных формул для определения осредненных упругих и упругопластических характеристик жесткости и прочности, которые должны быть получены из решения задач макромеханики, формулируемых для представительной ячейки периодичности заполнителя, содержать в себе все определяющие геометрические и физико-механические параметры элементов ячейки периодичности и минимальное количество безразмерных корректирующих параметров, подлежащих определению.

5. Разработка алгоритма определения корректирующих параметров в построенных структурных формулах п.4 и создание на его основе в комбинации с результатами п.3 аналитико-вычислительно-экспериментальной технологии проведения статических испытаний тест-образцов трехслойных конструкций.

6. Разработка расчетно-экспериментальных методик и программных средств определения при динамических процессах деформирования механических и демпфирующих характеристик материалов, используемых в многослойных элементах конструкций и сооружений разнообразного назначения (летательных аппаратов, виброзащитного верхнего строения железнодорожного пути метрополитенов, многослойных вибро- и шумозащитных конструкциях ограждающих стен).

7. Создание теоретических основ, расчетно-экспериментальных методик и программных средств для определения звукоизолирующих и звукопоглощающих свойств однослойных и многослойных элементов конструкций с приложениями к задачам прогнозирования уровней шума в салонах автомобилей, перспективных самолетов и вертолетов при заданных уровнях внешнего звукового воздействия на их конструкции.

8. Постановка и разработка методов решений задач прохождения волн напряжений и перемещений сквозь многослойные преграды в грунте с определением уровней вибраций в фундаментах рядом расположенных зданий и сооружений.

9. Создание на основе результатов п.8 расчетно-экспериментальных методик с реализующими их программными средствами для прогнозировния уровней вибраций в зданиях и сооружениях, расположенных в технической зоне метрополитенов, от воздействия движущихся составов.

10. Создание расчетно-экспериментальных методик и программных средств для прогнозирования уровней шума, формирующегося от воздействия движущихся транспортных средств, и разработка мероприятий по их уменьшению путем использования шумопоглощающих экранов.

1.5. Ожидаемые результаты исследований

1. Новая теоретико-экспериментальная методика, реализованная в виде специализированной программно-аппаратной экспериментальной установки для определения жесткостных и прочностных характеристик материалов и их истинных диаграмм деформирования с учетом нелинейности деформирования, используемых в многослойных элементах конструкций разнообразного назначения, при статических испытаниях тест-образцов.

2. Новая теоретико-экспериментальная методика, реализованная в виде специализированной программно-аппаратной установки для определения жесткостных и демпфирующих характеристик материалов, используемых в многослойных элементах конструкций разнообразного назначения, при динамических испытаниях тест-образцов.

3. Создание уточненной теории динамического деформирования однослойных и трехслойных пластин и оболочек с учетом внутреннего и внешнего (аэродинамического) демпфирования.

4. Новые математические модели для описания взаимодействия однослойных и многослойных элементов конструкций с акустическими средами, позволяющие теоретическим путем определять их звукоизолирующие и звукопоглощающие свойства.

5. Новые математические модели для описания процесса вибропоглощения многослойными элементами конструкций и сооружений с учетом демпфирующих свойств материалов при их циклических процессах нагружения.

6. Построение аналитических и численных решений формулируемых задач, реализованных в виде прикладных пакетов программ, и их приложения к проблемам создания автомобилей, перспективных самолетов, вертолетов судов с комфортными условиями их эксплуатации, а также снижения уровней техногенных воздействий на здания и сооружения.

Раздел 2. Описание планируемых работ

2.1. Описание предлагаемого научного исследования

Величина допустимой вибрации любой конструкции того или иного назначения определяется ее влиянием на прочностные характеристики конструкции и ее элементов, на работоспособность, самочувствие и здоровье так или иначе связанных с ними людей, работу установленной на ней аппаратуры и др. Кроме всего прочего, она может быть ограничена и величиной допустимого шума, формирующегося в окружающей конструкцию акустической среде в результате ее динамического взаимодействия с деформирующейся конструкцией.

Вопросами вибрации механических систем занимаются, главным образом, специалисты в области механики деформируемого тела, динамики и прочности машин, приборов и аппаратуры, прочности летательных аппаратов, судов и др., не уделяя при этом должного внимания вопросам создаваемого конструкциями шума при их деформировании, а вопросами формирования и распространения шума – специалисты в области акустики. В авиастроении за последние десятилетия проблемы снижения шума привели к появлению нового научного направления – авиационной акустики, связанного с акустикой летательных аппаратов и включающей в себя аэроакустику и структурную акустику. Последняя составляет направление, находящееся на стыке акустики и динамики упругих систем, в котором изучаются механизмы распространения звука по конструкциям аппаратов, излучения звука этими конструкциями и другие вопросы. Литература, посвященная изучению этих вопросов, достаточна обширна. Тем не менее, полученные в этой области результаты следует считать достаточно «скромными» ввиду охвата лишь узкого класса простейших элементов тонкостенных конструкций.

К изложенному выше следует также добавить, что во второй половине прошлого века в механике сформировалось научное направление, связанное с исследованием стационарного и нестационарного взаимодействия акустических волн с преградами в виде твердых деформируемых тел и тонкостенных элементов конструкций. Это направление привлекает и продолжает привлекать внимание исследователей актуальностью, сложностью и многообразием явлений, присущих процессу взаимодействия тел различной физической природы. К настоящему времени относящиеся к этому направлению вопросы аэрогидроупругости тонкостенных конструкций в виде оболочек были освещены в ряде монографий и обзоров. Однако в них абсолютно не рассматривались вопросы формирования звуковых волн и теоретического исследования задач о звукоизоляции и звукопоглощении теми или иными деформируемыми преградами. Они и в настоящее время остаются без должного внимания со стороны исследователей, хотя практически во всех изданиях справочного или другого характера, посвященных созданию различного рода многослойных конструкций, указывается, что они обладают хорошими звукоизоляционными и звукопоглощающими свойствами. На практике эти свойства до настоящего времени, по-видимому, исследовались главным образом только чисто экспериментальными методами, а их теоретические исследования основывались лишь на использовании упрощенных постановок соответствующих задач механики деформируемых конструкций.

Следует подчеркнуть, что наиболее опасным режимом динамического деформирования конструкций является резонансный, реализующийся в конструкции при совпадении частот ее собственных колебаний с частотой внешнего циклического воздействия. При таком режиме нагружения, как известно, многократно возрастают амплитудные значения параметров динамического напряженно-деформированного состояния конструкций, что, в свою очередь, влечет за собой и резкое изменение параметров формирующихся звуковых волн. Поэтому корректное теоретическое исследование задач об излучении звуковых волн деформирующимися телами, находящимися в акустической среде, возможно только при соответствующем учете демпфирующих свойств материала и конструкций.

Трехслойные и многослойные элементы конструкций с заполнителями в виде шестигранных сот и различного типа складчатых структур из металлической фольги или полимерной бумаги и несущими слоями из композитных материалов в настоящее время являются неотъемлемой частью конструкций разнообразного назначения. К основным их достоинствам, кроме их малого веса при больших показателях прочности, относятся также хорошие свойства звукоизоляции и демпфирования. В настоящее время исследования указанных свойств, главным образом, проводятся специалистами в области акустики и в основном без привлечения фундаментальных результатов, полученных в области механики деформирования многослойных элементов конструкций. А при разработке методов определения демпфирующих свойств материалов вообще «забывают» о том, что в реальных тонкостенных элементах конструкций при их колебаниях имеет место не только внутреннее демпфирование материала, но и внешнее аэродинамическое демпфирование. Теория такого динамического расчета элементов конструкций с учетом внешнего аэродинамического демпфирования вообще не разработана. Об этом можно судить хотя бы по содержанию международного стандарта испытаний ASTM 756-05 (Reapproved 2010) «Standard Test Method for Measing Vibration-Damping Properties of Materials». Данный стандарт испытаний требует глубокого анализа его содержания и возможного уточнения в связи с необходимостью учета внешнего аэродинамического демпфирования при экспериментальном исследовании затухания колебаний образцов виде тонких полос.

Одним из актуальных и приоритетных направлений фундаментальных и прикладных научных исследований для стран Евросоюза в соответствии с седьмой рамочной программой, в которой участвует и Россия, является создание изделий авиастроения и других транспортных средств, с комфортными условиями в отношении шума. В связи с этим предлагаемую тему проекта, связанного с разработкой теоретических и экспериментальных основ исследования описанных выше физических явлений, следует отнести к числу актуальных и приоритетных.

Решение вышеперечисленных проблем будет осуществляться по трём направлениям:

1. Разработка теоретико-экспериментальных методик и программных средств определения механических и демпфирующих характеристик материалов, используемых в многослойных элементах конструкций летательных аппаратов, виброзащитного верхнего строения пути, многослойных вибро- и шумозащитных конструкциях ограждающих стен, вибропоглощающих многослойных стен в грунте и шумопоглощающих экранов.

2. Создание расчетно-экспериментальных методов и программных средств для прогнозирования и разработки мероприятий по уменьшению уровней шума в салонах самолетов, вертолетов и судов от внешнего звукового воздействия на их конструкцию, а также по уменьшению техногенного воздействия на здания и сооружения, расположенные вблизи транспортных магистралей.

3. Создание расчетно-экспериментальных методик и реализующих их программных средств для прогнозирования уровней вибраций в зданиях и сооружениях, расположенных в технической зоне метрополитена, от воздействия движущихся составов метрополитена и разработка специальных мероприятий по их снижению.

По каждому направлению будет решён ряд прикладных задач, перечисленных в календарном плане научного исследования (п. 2.3).

На основе результатов проведенных исследований будут разработаны новые оригинальные экспериментальные установки для определения демпфирующих свойств традиционных конструкционных (в том числе и композиционных), высокоэластичных резиноподобных и полимерных материалов в низкочастотном спектре их циклического деформирования, будут даны новые модификации известных международных стандартов определения демпфирующих свойств материалов, жесткостных и прочностных характеристик заполнителей многослойных конструкций при сдвиге, выработаны практические рекомендации по расчету и проектированию конструкций с обеспечением требуемого уровня шума , по уменьшению уровней вибраций от поездов метрополитена, передающихся на фундаменты зданий и сооружений по грунтовому массиву, а также по применению разработанных мер с целью снижения уровня шума от движущихся составов метрополитена в технической зоне на открытых участках.

2.2. Описание научных подходов и методов, используемых для решения поставленных задач

Для решения указанных задач будут использованы общеизвестные подходы и методы научных исследований в механике. Для их реализации необходимо:

1. Разработать и изготовить экспериментальную установку для испытаний тест-образцов заполнителей на сжатие и сдвиг.

2. Разработать и изготовить экспериментальную установку, использующую триангуляционный лазерный датчик, обеспечивающий точность измерения амплитуды колебаний тест-образцов не менее 0,01мм с фиксацией до 1000 измерений в секунду и с их обработкой на персональном компьютере.

3. На суперкомпьютере (платформа Arbyte SC) создать специализированное программное обеспечение, позволяющее моделировать сложное напряжённое состояние однородных анизотропных и неоднородных слоистых сред и эффективно реализовывать численные процедуры решения начально-краевых задач механики деформируемого твёрдого тела.

2.3. План научного исследования





п/п

Содержание проводимого научного исследования

Перечень разрабатываемых по результатам исследования документов

Срок исполнения (начало-окончание)



Постановка и построение приближенного аналитического метода решения задачи определения осредненных прочностных и упругих характеристик заполнителя и их истинных диаграмм деформирования с учетом геометрически нелинейного деформирования элементов структуры заполнителя. Разработка основ теоретико-экспериментального метода их определения для заполнителей различных структур. Построение на основе разработанного метода структурных аналитических формул для определения осредненных прочностных и упругих характеристик заполнителей при растяжении-сжатии в направлении его толщины.

Раздел научно-технического отчета

25.10.2013-

31.05.2014





Разработка расчетно-экспериментальной методики и специализированных программных средств определения при динамических процессах деформирования механических и демпфирующих характеристик материалов.

Раздел научно-технического отчета

31.05.2014-

31.12.2014





Построение основных уравнений теории аэроупругости однослойных и многослойных пластин и оболочек для описания процессов звукоизоляции и звукопоглощения.

Раздел научно-технического отчета

01.01.2015-

31.03.2015





Постановка задач по определению параметров динамического напряженно-деформированного состояния однослойных и многослойных пластин и оболочек при резонансных режимах нагружения с учетом внутреннего и внешнего демпфирования.

Раздел научно-технического отчета

91.04.2015-

31.08.2015





Проведение экспериментов на сжатие в поперечном направлении заполнителей различных структур. Идентификация безразмерных параметров, входящих в структурные формулы этапа 1 исходя из результатов экспериментов.

Раздел научно-технического отчета.

Протоколы испытаний.



01.09.2015-

31.12.2015





Разработка конструктивных схем однослойных и многослойных тест-образцов для определения демпфирующих характеристик материалов в диапазоне частот до 100 Гц.

Создание экспериментальной установки, средств измерений амплитудных значений перемещений и методики определения декремента колебаний тест-образцов.



Эскизная конструкторская документация.

Раздел научно-технического отчета.



01.01.2016-

31.05.2016





Построение аналитических решений задач по определению параметров звукоизоляции и звукопоглощения для типовых однослойных и трехслойных элементов конструкций.

Раздел научно-технического отчета.

01.06.2016-

31.10.2016



8.

Разработка методики численного решения задач по определению параметров звукоизоляции и звукопоглощения для типовых однослойных и трехслойных элементов конструкций и реализующего ее программного обеспечения.

Раздел научно-технического отчета.

01.11.2016-

01.03.2017



9.

Построение аналитических решений сформулированных задач вибрационного нагружения для типовых однослойных и трехслойных элементов тонкостенных конструкций.

Раздел научно-технического отчета.

01.03.2017-

31.08.2017



10.

Построение приближенных структурных аналитических формул для определения осредненных упругих и прочностных характеристик заполнителя при чистом сдвиге в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Построение уточненной двумерной математической модели для описания механики деформирования трехслойных конструкций с заполнителями, имеющими осредненные жесткостные характеристики. Разработка численной методики решения уравнений построенной модели, оформленной в виде специализированного пакета прикладных программ для моделирования испытаний тест-образцов на сдвиг. Результаты вычислительных экспериментов.

Раздел научно-технического отчета.

01.09.2017-

01.03.2018



11.

Создание методики теоретического определения параметров внешнего (аэродинамического) демпфирования консольно закрепленных тест-образцов при изгибных колебаниях по первой моде.

Раздел научно-технического отчета.

01.03.2018-

30.06.2018



12.

Идентификация параметров построенной теоретической модели исходя из данных построенных аналитических и численных решений и результатов экспериментальных исследований.

Раздел научно-технического отчета.

30.06.2018-

30.09.2018



13.

Построение аналитического решения задачи по определению уровней вибраций, передающихся от источника (поездов метрополитена) на существующие и проектируемые здания и сооружения, расположенные вдоль трассы метрополитена.

Раздел научно-технического отчета.

01.10.2018-

31.12.2018



14.

Анализ существующих схем и конструкций трехслойных тест-образцов, их закрепления и нагружения при испытаниях на сдвиг в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. Разработка уточненных схем и конструкций трехслойных тест-образцов, их закрепления и нагружения, позволяющих реализовать в исследуемом заполнителе условия, близкие к чистому сдвигу по его длине.

Эскизная конструкторская документация.

Раздел научно-технического отчета.



01.01.2019-

31.03.2019



15.

Проведение лабораторных испытаний тест-образцов из различных материалов и вычислительных экспериментов по расчетно-экспериментальному определению параметров внутреннего демпфирования в низкочастотном диапазоне. Построение аппроксимирующих зависимостей параметров внутреннего демпфирования материалов от уровня деформаций.

Раздел научно-технического отчета.

Протоколы испытаний.



01.04.2019-

31.08.2019



16.

Постановка математических задач аэроупругости об излучении звука ограждающим экраном при его взаимодействии с падающей звуковой волной, исходящей от движущегося состава метрополитена. Создание аналитических и численных методов их решения для определения уровня шума за шумоограждающим экраном.

Раздел научно-технического отчета.

01.09.2019-

31.12.2019



17.

Разработка численных методов решения задач по определению уровней вибраций, передающихся от источника (поездов метрополитена) на существующие и проектируемые здания и сооружения, расположенные вдоль трассы метрополитена.

Раздел научно-технического отчета.

01.01.2020-

01.04.2020



18.

Разработка наиболее эффективной математической модели и создание расчетной схемы для определения характера распространения и уровней вибраций в грунтовом массиве, как в упругом полупространстве, так и с учетом различных нелинейностей.

Раздел научно-технического отчета.

01.04.2020-

31.06.2020



19.

Проведение расчетно-экспериментальных исследований по определению прочностных и жесткостных характеристик заполнителей различных структур при сдвиге в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Идентификация параметров, входящих в построенные структурные формулы, на основе данных физического и численного экспериментов на сдвиг.

Раздел научно-технического отчета.

01.07.2020-

31.08.2020



20.

Создание уточненной теории динамического деформирования однослойных и трехслойных пластин и оболочек с учетом внутреннего и внешнего (аэродинамического) демпфирования. Проведение вычислительных экспериментов для различных вариантов конструктивного исполнения ограждающих шумозащитных экранов.

Раздел научно-технического отчета.

01.09.2020-

31.10.2020



21.

Создание нового программного обеспечения, а также алгоритмов адаптации существующих и используемых для динамических расчетов программных комплексов на основе МКЭ для реализации разработанных методов, их тестирование и сравнение с параметрами, полученными исходя из данных натурных экспериментов. Выработка практических рекомендаций по применению разработанных методов с целью снижения уровня шума.

Раздел научно-технического отчета.

01.11.2020-

30.12.2020



2.4. Показатели эффективности

п/п

Наименование показателя

Ед. изм.

План

2014

год

2015

год

2016

год

2017

год

2018

год

2019

год

2020

год



Количество статей ведущего ученого в научной периодике, индексируемой в Web of Science, написанных совместно с сотрудниками НОЦ по заявленному направлению исследования, либо самостоятельно написанных штатными сотрудниками лаборатории по заявленному направлению исследования.

ед.

2

3

3

3

3

3

4



Количество новых образовательных курсов созданных и внедренных в образовательный процесс по заявленному направлению научного исследования

ед.

1

1

1

1

1

1

1



Количество докторских диссертаций, защищенных сотрудниками НОЦ по заявленному направлению научного исследования

ед.

0

0

1

0

1

1

1



Количество кандидатских диссертаций, защищенных сотрудниками НОЦ по заявленному направлению научного исследования

ед.

0

1

2

2

2

3

3



Количество сотрудников НОЦ, принятых в аспирантуру и докторантуру по заявленному направлению научного исследования

чел.

1

2

2

2

2

2

3



Количество поставленных на учет объектов интеллектуальной собственности или заявок на регистрацию объектов интеллектуальной собственности по заявленному направлению научного исследования, авторами которых являются сотрудники НОЦ

ед.

0

1

1

1

1

1

1



Количество грантов, полученных за время выполнения проекта, руководителями которых являются сотрудники НОЦ

ед.

1

2

2

2

2

3

4



Количество докладов на российских конференциях (проводимых при поддержке РФФИ) и международных конференциях, сделанных сотрудниками лаборатории по заявленному направлению научного исследования




4

5

5

5

5

6

6


Каталог: docs
docs -> Оценка рисков в Донецком бассейне Закрытие шахт и породные отвалы Филипп Пек
docs -> Потенциальные места трудоустройства выпускников огу в разрезе укрупненных групп направлений подготовки и специальностей
docs -> Наименование специализированных аудиторий и лабораторий Перечень оборудования
docs -> Инструкция по использованию «вак-системы»
docs -> Решение заказчика
docs -> Программа дисциплины корпоративные системы управления проектами фгос впо третьего поколения Профессиональный цикл
docs -> Круг обязанностей
docs -> Решение проблем формирования профессиональной компетенции педагога в условиях информатизации современного образования требует изменения содержания существующей
docs -> Iid-094 «Интегрированная корпоративная система отчетности (иксо)» Техническое задание москва 2015


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   22   23   24   25   26   27   28   29   30


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал