Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Москва, ГОУ ВПО МАТИ - Российский государственный технологический
университет имени К.Э. Циолковского, 2011. — 124 стр.
Специальность 05.13.18 - Математическое моделирование, численные
методы и комплексы программ
Научный руководитель: д.ф.-м.н., профессор Салганик Р.Л.
Цель работы: Цель работы состояла в проведении комплексного
исследования многомасштабной шероховатости поверхностей ряда
материалов при помощи современных технологий математического
моделирования для: (а) решения задач контактного взаимодействия
твёрдых деформируемых тел и (б) количественного изучения
поверхностей разрушения. В качестве наиболее важных были выбраны
следующие взаимосвязанные задачи.
Разработка методологии измерения многомасштабной шероховатости поверхности и интерпретации полученных данных на основе моделирования шероховатости как случайного процесса, (математически аналогичного шуму в сигналах) и применения численных методов цифрового спектрального анализа.
Отработка методики компьютерного генерирования шероховатости с заданным спектром мощности (вводимым математически аналогично тому, как это делается в случае сигналов).
Построение математической модели упругого контакта тел с шероховатыми границами при контакте между ними близком к полному.
Демонстрация возможностей применения методики в качестве дополнительного количественного инструмента во фрактографических исследованиях. Научная новизна:
Разработана оригинальная методология комплексного изучения многомасштабной шероховатости с использованием математического моделирования применительно к результатам как физических, так и численных экспериментов.
Адаптирован метод Уэлша цифрового спектрального анализа для анализа и интерпретации результатов измерения шероховатости.
Продемонстрирован подход к математическому моделированию сравнительно малоизученного класса задач контактного взаимодействия для случая почти полного упругого контакта тел с достаточно произвольно шероховатыми границами.
Для фрактографических исследований применен (в качестве дополнительного количественного инструмента) спектр мощности шероховатости поверхности разрушения Практическая ценность: Методология комплексного изучения шероховатости позволяет повысить контроль качества обработки поверхности прецизионных изделий и лучше прогнозировать их поведение при эксплуатации.
Рассмотренная задача контактного взаимодействия и полученные в работе результаты её решения (в том числе для случая бимасштабной шероховатости) важны для моделирования механического поведения поверхностей, обработанных хонингованием (например, в цилиндрах поршневых двигателей).
Применение спектра мощности шероховатости излома расширяет инструментальную базу фрактографических исследований, особенно при изучении изломов (поверхностей разрушения) в границах между микро- и макро-фрактографией (на уровне сотен – десятых долей микрон). Оглавление
Введение
Литературный обзор
Методология экспериментальных исследований шероховатости поверхностей различного назначения
Интерпретация результатов измерения шероховатости поверхностей твердых тел с применением численных методов цифрового спектрального анализа. Компьютерное генерирование шероховатости
Разработка математической модели упругого контакта тел с шероховатыми границами (приближение контакта, близкого к полному)
Количественный анализ поверхностей разрушения при помощи спектра мощности их шероховатости (на примере поверхности разрушения диска турбины авиадвигателя)
Заключение
Приложение. Листинг основных подпрограмм, входящих в проблемно-ориентированные комплексы программ, используемых и разработанных в диссертации
Литература
Разработка методологии измерения многомасштабной шероховатости поверхности и интерпретации полученных данных на основе моделирования шероховатости как случайного процесса, (математически аналогичного шуму в сигналах) и применения численных методов цифрового спектрального анализа.
Отработка методики компьютерного генерирования шероховатости с заданным спектром мощности (вводимым математически аналогично тому, как это делается в случае сигналов).
Построение математической модели упругого контакта тел с шероховатыми границами при контакте между ними близком к полному.
Демонстрация возможностей применения методики в качестве дополнительного количественного инструмента во фрактографических исследованиях. Научная новизна:
Разработана оригинальная методология комплексного изучения многомасштабной шероховатости с использованием математического моделирования применительно к результатам как физических, так и численных экспериментов.
Адаптирован метод Уэлша цифрового спектрального анализа для анализа и интерпретации результатов измерения шероховатости.
Продемонстрирован подход к математическому моделированию сравнительно малоизученного класса задач контактного взаимодействия для случая почти полного упругого контакта тел с достаточно произвольно шероховатыми границами.
Для фрактографических исследований применен (в качестве дополнительного количественного инструмента) спектр мощности шероховатости поверхности разрушения Практическая ценность: Методология комплексного изучения шероховатости позволяет повысить контроль качества обработки поверхности прецизионных изделий и лучше прогнозировать их поведение при эксплуатации.
Рассмотренная задача контактного взаимодействия и полученные в работе результаты её решения (в том числе для случая бимасштабной шероховатости) важны для моделирования механического поведения поверхностей, обработанных хонингованием (например, в цилиндрах поршневых двигателей).
Применение спектра мощности шероховатости излома расширяет инструментальную базу фрактографических исследований, особенно при изучении изломов (поверхностей разрушения) в границах между микро- и макро-фрактографией (на уровне сотен – десятых долей микрон). Оглавление
Введение
Литературный обзор
Методология экспериментальных исследований шероховатости поверхностей различного назначения
Интерпретация результатов измерения шероховатости поверхностей твердых тел с применением численных методов цифрового спектрального анализа. Компьютерное генерирование шероховатости
Разработка математической модели упругого контакта тел с шероховатыми границами (приближение контакта, близкого к полному)
Количественный анализ поверхностей разрушения при помощи спектра мощности их шероховатости (на примере поверхности разрушения диска турбины авиадвигателя)
Заключение
Приложение. Листинг основных подпрограмм, входящих в проблемно-ориентированные комплексы программ, используемых и разработанных в диссертации
Литература