Анотація до роботи:

Андрєєв Ю.М. Розробка аналітичних комп’ютерних методів аналізу та синтезу динаміки машин. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут».– Харків, 2008.

У дисертації запропоновано новий підхід до проблем розрахунку динамічних процесів у технологічних, енергетичних, транспортних машинах та інших технічних системах, за яким розроблено обґрунтовану теорію аналітичних комп’ютерних методів розрахунків і програмні засоби у вигляді спеціальної системи комп’ютерної алгебри.

Створено універсальний аналітичний опис і ефективні алгоритми комп’ютерного формування рівнянь динаміки машин в узагальнених і псевдокоординатах.

Виконано аналіз динамічних процесів у стержньових і балкових конструкціях, у силових передачах з ДВЗ із урахуванням процесів згоряння, а також для віброізоляції транспортних засобів і висотних споруд; перехідних і ударних процесів у космічних об’єктах і контейнерах для транспортування високоактивних відходів АЕС із урахуванням їхньої взаємодії із твердими тілами та неголономності в’язей при просторовому русі.

Наведено аналіз динаміки й здійснено синтез маніпуляційних систем, кулачкових механізмів, зубчастих рейок портових кранів і систем підвіски сільськогосподарських машин.

У дисертаційній роботі розв’язано важливу науково-практичну проблему в розвитку теорії динаміки та міцності машин, приладів і апаратури, яка полягає у створенні аналітичних комп’ютерних методів розрахунку та встановленні закономірностей динамічних процесів у технологічних, енергетичних, транспортних машинах та інших технічних системах з урахуванням їхньої структури і реальних умов експлуатації. В результаті проведеного комплексу досліджень отримано наступні результати.

1. Запропоновано новий підхід до проблем розрахунку динамічних процесів у технологічних, енергетичних, транспортних машинах та інших технічних системах, за яким розроблено обґрунтовану теорію аналітичних комп’ютерних методів розрахунків і програмні засоби у вигляді спеціальної системи комп’ютерної алгебри.

2. Розроблено універсальний аналітичний опис та ефективні алгоритми автоматичного комп’ютерного формування в узагальнених і псевдокоординатах рівнянь динаміки голономних, неголономних, стаціонарних і нестаціонарних дискретних систем складної структури з довільними в’язями при плоскому та просторовому рухах в умовах квазістатичних й динамічних навантажень.

3. Проведено розрахунки динамічних процесів в конструктивних елементах широкого класу машин і технічних систем на основі використання розробленої спеціальної системи комп’ютерної алгебри та здійснено порівняння результатів з відомими аналітичними і числовими даними, отриманими іншими науковцями.

4. Одержано аналітичні оцінки кількості операцій у рівняннях динаміки систем типа «дерево», що будуються спеціальною системою комп’ютерної алгебри, які підтверджено обчислювальними експериментами, що дозволило встановити більшу ефективність алгоритмів їх формування у порівнянні з відомими.

5. Отримано на новій теоретичній основі із застосуванням розроблених аналітичних комп’ютерних методів і програмних засобів рішення прикладних задач розрахунків динамічних процесів для аналізу та синтезу конструкцій, машин, приладів і апаратів сучасної техніки, а саме:

встановлено нові можливості для отримання якісних й кількісних закономірностей вимушених коливань і перехідних процесів в силових передачах з ДВЗ з урахуванням процесів в системі згоряння, та для розв’язання задач віброізоляції транспортних засобів, досліджено вплив порушень в роботі одного циліндра на результат відстройки від резонансів силової передачі ДВЗ;

розв’язано задачі віброізоляції висотних споруд і транспортних засобів, що взаємодіють із твердими тілами й здатні проявляти неголономність в’язей при просторовому русі, на основі яких обґрунтовано ефект зменшення рівня шкідливих коливань споруд за рахунок використання кульового віброгасника та приведено комплекс розрахунків для його проектування;

здійснено аналіз динамічних процесів у стержньових і балочних конструкціях, перехідних та ударних процесів у космічних об’єктах і в контейнерах для транспортування високоактивних відходів АЕС з одночасним розв’язанням задач силового забезпечення положень рівноваги та заданих рухів, пошуку початкових і поточних конфігурацій тіл;

вирішено задачі аналізу та синтезу динаміки маніпуляційних систем з урахуванням складних просторових рухів їхніх ланок, які супроводжуються коливаннями несучих частин, що дозволило в умовах істотного підвищення вкладу сил інерції визначити приводні сили та задовольнити високим вимогам до точності позиціювання, визначено вплив перешкоди на рух і приводні сили;

здійснено у рамках єдиної механічної системи параметричний й структурний синтез з обліком накладених різних геометричних і кінематичних в’язей на етапі проектування нових кулачкових механізмів формувального верстату, зубчастих рейок стрілових пристроїв портових кранів і систем підвіски сільськогосподарських машин.

6. Практичну цінність роботи підтверджено актами про застосування результатів, рекомендацій та висновків дисертації в організаціях, для котрих надано рішення науково-технічних завдань за допомогою створених у роботі програмних засобів: Машинобудівне підприємство «УКР.АГРО-СЕРВИС» (2005-2008 рр.), ННЦ «ХФТІ» (2007 р.), НТУ «ХПІ» (1998-2008 р.), ФГОУ ВПО «Чуваський державний університет» (Російська Федерація, 2005 р.), Клайпедський морехідний інститут (Литовська республіка, 2006-2008 рр.).

Публікації автора:

1. Академик Александр Михайлович Ляпунов: К 150-летию со дня рождения: Монография / Л.Л. Товажнянский, К.В. Аврамов, Е.Е. Александров, Ю.М. Андреев, Л.М. Бесов, Д.В. Бреславский, С.А. Горелова, Л.В. Курпа, А.А. Ларин, Ю.В. Михлин, О.К. Морачковський, Т.В. Шматько; Под общ. ред. Л.Л. Товажнянского. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2007. – 288 с. – Глава 5. Курс теоретической механики, основанный на аналитических методах и специальной системе компьютерной алгебры / Ю.М. Андреев, А.А. Ларин. – С. 113-146.

   Здобувачем у розділі 5 викладено аналітичне обґрунтування методу отримання в ССКА основних рівнянь механіки систем твердих тіл і застосування ССКА у вузівському курсі теоретичної механіки.

   2. Андреев Ю. М. Синтез нелинейных вибрационных систем по скелетным кривым с использованием теории чувствительности / Ю. М. Андреев, Л. И. Штейнвольф // Динамика и прочность машин. – Харьков: «Вища школа». Издательство при Харьковском университете, 1984. – Вып. 40. – С. 50-56.

   Здобувачу належать отримані для дискретних систем коефіцієнти чутливості власних частот по відношенню к інерційним і пружним параметрам моделі та побудова алгоритму відстройки лінійних і нелінійних систем на підставі цього.

   3. Андреев Ю. М. Синтез нелинейных вибрационных систем методом пошаговой оптимизации / Ю. М. Андреев, В. Н. Карабан // Теория механизмов и машин. – Харьков: «Вища школа». Издательство при Харьковском университете, 1985. – Вып. 38. – С. 27-32.

   Здобувачу належать обґрунтування ідеї застосування в задачах синтезу методу покрокової оптимізації та розрахунок прикладів.

   4. Андреев Ю. М. Контактная задача для обоймы роликового механизма свободного хода / Ю. М. Андреев, В. А. Сало, А. А. Оприщенко, Л. И. Штейнвольф // Динамика и прочность машин. – Харьков: «Вища школа». Издательство при Харьковском университете, 1986. – Выпуск 44. – С. 105-109.

   Здобувачу належать розрахунки сил, які діють в реальному роликовому механізмі вільного ходу, виходячи з величин моментів, що їм передаються, за допомогою використання спеціальної системи аналітичних обчислювань для урахування умов їх спрацьовування.

   5. Андреев Ю. М. Аналитическая вибрационная диагностика рабочего процесса ДВС при нелинейной диагностической модели / Ю. М. Андреев, А. А. Ларин // Теория механизмов и машин. – Харьков: «Вища школа». Издательство при Харьковском университете, 1987. – Вып. 42. – С. 106-110.

   Здобувачу належать аналітичні моделі систем з ДВЗ, реалізація розрахунків на ПК із використанням системи аналітичних обчислювань.

   6. Андреев Ю. М. Эффективная организация расчета деформаций коленчатых валов при сложных программах нагружения / Ю. М. Андреев, А. А. Ларин, Ю. Л. Тарсис // Динамика и прочность машин: Республиканский междуведомственный научно-технический сборник. – Харьков: «Вища школа». Издательство при Харьковском университете, 1987. – Вып. 46. – С. 107-110.

   Здобувачу належать розрахунки сил, що діють на колінчатий вал у реальному механізмі, де застосовуються ДВЗ, із використанням системи аналітичних обчислювань та ідея методу розрахунку деформацій колін методом суперпозиції даних в умовах дії одиничних навантажень.

   7. Андреев Ю. М. Компьютерное моделирование задач механики голономных систем твердых тел со стационарными и нестационарными связями / Ю. М. Андреев, Л. И. Штейнвольф // Динамика и прочность машин. – Харьков : ХПИ, 1993. – Вып. 53. – С. 96-102.

   Здобувачу належать рівняння нестаціонарних дискретних систем у векторно-матричній формі, виведені з принципу д’Аламбера-Лагранжа, та рішення прикладу.

   8. Андреев Ю. М. Компьютерное построение дифференциальных уравнений движения неголономных систем / Ю. М. Андреев, Л. И. Штейнвольф // Динамика и прочность машин. – Харьков : ХПИ, 1993. – Вып. 54. – С. 93-98.

   Здобувачу належать рівняння руху неголономних дискретних систем у векторно-матричній форм, і виведені з принципу д’Аламбера-Лагранжа, та рішення прикладу.

   9. Андреев Ю. М. Технологии аналитических вычислений для ПЭВМ в задачах динамики машин с пространственно движущимися звеньями / Ю. М. Андреев, О. Л. Шелудяков // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ, 1998. – Выпуск 9. – С. 59-61.

   Здобувачу належать формули для одержання параметрів чотирьох-точкової заміни твердих тіл за даними інерційних характеристик з довідника М.В. Фаворина, автоматизація одержання структур сил інерції тіл, що просторово рухаються.

   10. Андреев Ю.М. Рациональный метод экспериментального определения тензора инерции звеньев пространственных механизмов / Ю.М. Андреев, О.Л. Шелудяков // Вісник Харківського державного політехнічного університету. – Харків: ХДПУ, 1999. – Випуск 29. – С. 34-40.

   Здобувачу належать ідея та теоретичне обґрунтування методу експериментального визначення тензора інерції твердого тіла.

   11. Андреев Ю. М. Эффективность компьютерного построения моделей кинематики и динамики манипуляционных систем / Ю. М. Андреев // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків : НТУ «ХПІ», 2004. – № 19. – С. 13-16.

   12. Андреев Ю. М. Компьютерный метод анализа свойств дискретных механических систем для решения задач статики и кинематики / Ю. М. Андреев, Ю. Л. Тарсис // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків : НТУ «ХПІ», 2004. – № 20. – С. 9-14.

   Здобувачу належать аналітичні рівняння рівноваги у наведеному прикладі, що отримані за допомогою розробленої спеціальної системи комп’ютерної алгебри.

   13. Андреев Ю. М. О динамике голономных систем твердых тел / Ю. М. Андреев, О. К. Морачковский // Прикладная механика. – Киев. – 2005. – Т. 41, №7. – С. 130-138.

   Здобувачу належить математичний опис та одержані нові рівняння руху голономних систем багатьох тіл, що рухаються у просторі, комп’ютерні розв’язки задач механіки розробленою системою комп’ютерної алгебри.

   14. Андреев Ю. М. Векторно-матричная форма общего уравнения динамики в обобщенных и псевдокординатах / Ю. М. Андреев // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків : НТУ «ХПІ», 2005. – № 20. – С. 13-18.

   15. Применение принципа виртуальных перемещений для построения эпюр внутренних сил / Ю. М. Андреев, С. В. Драгун, Е. И. Дружинин, А. А. Ларин, Ю. В. Ромашов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ», 2005. – № 21. – С.3-8.

   Здобувачу належить реалізація аналітичних алгоритмів у спеціальний системі комп’ютерної алгебри для вирішення задач визначення внутрішніх зусиль та оцінки міцності методами опору матеріалів.

   16. Андреев Ю. М. Разработка специальной системы компьютерной алгебры динамики машин в объектно-ориентированной среде BORLAND BUILDER C++ / Ю. М. Андреев // Вісник Хмельницького національного університету : Технічні науки. – Хмельницький : Хмельницький національний університет. – 2005. – Ч. 1, Т. 2. – С. 36-41.

   17. Андрєєв Ю. М. Система комп’ютерної алгебри для досліджень механіки машин / Ю. М. Андрєєв, А. А. Ларін, О. К. Морачковський // Машинознавство. – Львів, 2005. – № 6. – С. 3-8.

   Здобувачу належать теоретичні положення, одержані розрахункові моделі та основні динамічні розрахунки жниварки.

   18. Андреев Ю. М. Вычислительная эффективность векторно-матричной формы общего вариационного уравнения механики / Ю. М. Андреев // Наукові праці Донецького національного технічного університету : серія : “Гірничо-електромеханічна”. – Донецьк : ДонНТУ. – 2005. – Вип.94. – С. 46-51.

   19. Андреев Ю. М. Моделирование колебательных процессов в машинах в среде специально разработанной системы компьютерной алгебры / Ю. М. Андреев // Збірник наукових праць Полтавського національного університету імені Юрія Кондратюка : серія : Галузеве машинобудування : будівництво. – Полтава: ПНТУ, 2005. – Вип.16. – С. 13-18.

   20. Андреев Ю. М. Компьютерное моделирование неголономных систем твердых тел на основе принципа Даламбера-Лагранжа / Ю. М. Андреев, О. К. Морачковский // Прикладная механика. – Киев. – 2006. – T. 42, № 9. – С. 106-115.

   Здобувачу належать математичний опис та одержані нові рівняння руху неголономних систем, комп’ютерні розв’язки задач механіки за допомогою розробленої системи комп’ютерної алгебри.

   21. Андреев Ю. М. Новая система компьютерной алгебры для исследования колебаний структурно-сложных голономных и неголономных систем твердых тел / Ю.М. Андреев, О.К. Морачковский // Надійність і довговічність машин і споруд / Міжнародний науково-технічний збірник НАН України. – К.: Інститут проблем міцності імені Г.С. Писаренка, Асоціація «Надійність машин і споруд», 2006. – Випуск 26. – С. 11-18.

   Здобувачу належать теоретичне обґрунтування нової системи комп’ютерної алгебри для розв’язання задач на коливання та підготовка ілюстративних прикладів.

   22. Андреев Ю. М. Кинематический и динамический анализ кулачкового механизма формовочного станка / Ю. М. Андреев, Е. И. Дружинин, О. В. Митин // Вісник Національного. технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ», 2006. – № 21. – С. 14-21.

   Здобувачу належать механічна та математична моделі кулачкового піднімального механізму формувального верстату та наведені розрахункові дані.

   23. Андрєєв Ю. М. Аналітичний синтез кулачкових механізмів / Ю. М. Андрєєв, Є. І. Дружинін // Машинознавство. – Львів, 2006. – № 5. – С. 34-37.

   Здобувачу належать математична модель кулачкових механізмів і розрахунки.

   24. Андреев Ю. М. Моделирование стержневых и балочных конструкций в специальной системе компьютерной алгебры / Ю. М. Андреев // Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2007. – № 1/1 (25). – С. 63-66.

   25. Андреев Ю. М. Численно-аналитическое решение обратной задачи динамики дискретных систем / Ю. М. Андреев // Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2007. – № 2/4 (26). – С. 10-13.

   26. Анализ динамических реакций при падении контейнера упаковки с радиоактивными отходами / О. В. Бирюков, Ю. М. Андреев, Д. В. Лавинский, В. Н. Соболь // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків: НТУ «ХПІ», 2007. – № 38. – С. 18-24.

   Здобувачу належать моделі ударних пружно-дисипативних взаємодій при випробуваннях контейнерів шляхом кидання з висоти, розрахункові дані, одержані методом скінчених елементів для здійснення досліджень напружено-деформованого стану контейнера.

   27. Динамическое моделирование стандартных экспериментов по испытанию на прочность контейнеров-упаковок для высокоактивных отходов атомных станций / Ю. М. Андреев, О. В. Бирюков, О. К. Морачковский, И. М. Неклюдов, С. Ю. Саенко // Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2007. – № 6/4 (30). – С. 4-7.

   Здобувачу належать моделі ударних пружно-дисипативних взаємодій при випробуваннях контейнерів шляхом кидання з висоти, розрахунки щодо визначення ударних сил на їхніх деталях.

   28. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір. № 16273. Україна. Програмний комплекс для розрахунків кінематики, кінетостатики та динаміки дискретних моделей машин і механізмів (КІДИМ) : комп’ютерна програма / Ю. М. Андрєєв. – Дата реєстрації 12.04.2006.

   29. Андреев Ю. М. Компьютерное построение моделей в задачах кинематики и динамики механизмов и машин / Ю. М. Андреев, В. Н. Митин, Л. И. Штейнвольф // Методы компьютерного конструирования моделей механики систем твердых тел : материалы Всесоюзного рабочего совещания (ноябрь 1988 г.) – Ленинград. – 1988. – С. 13.

   Здобувачу належить комп’ютерна реалізація моделей в задачах кінематики та динаміки механізмів і машин, що приводяться.

   30. Андреев Ю. М. Применение САВ для построения механических моделей многозвенных систем и обеспечение их комплексных исследований / Ю. М. Андреев, В. Н. Митин, Л. И. Штейнвольф // Аналитические преобразования на ЭВМ в автоматизации научно-исследовательских работ : Всесоюзная конференция : тезисы докладов – Вильнюс. – 1990. – С. 3-4.

   Здобувачу належать алгоритми комп’ютерної побудови математичних моделей для кінематичних і нестаціонарних в’язей.

   31. Андреев Ю.М. Технология инженерных расчетов динамики структурно-сложных механических систем на базе специализированной САВ «КИДИМ» / Ю.М. Андреев, О.В. Митин // Вісник інженерної академії України. – КВ № 2635. – Київ. – 2000. – С. 383-386.

   Здобувачу належать ідея використання псевдокоординат у базовому алгоритмі системи комп’ютерної алгебри, що розробляється, та алгоритмі реалізації в цій системі рівнянь Аппеля для побудови математичних моделей систем з ланками, що просторово рухаються.

   32. Андреев Ю. М. Универсальный алгоритм решения задач кинетостатики и его применение для расчетов портального крана / Ю. М. Андреев // Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве : 6-я Международная научно-техническая конференция : Сборник научных трудов. – Харьков : ХНПК «ФЭД», 2002. – C. 297-300.

   33. Андреев Ю.М. Язык, семантика, синтаксис, реализация универсального описания дискретных механических систем для моделирования / Ю.М. Андреев // Dynamical system modeling and stability investigation. Modeling & Stability : Міжнародна конференція, 23-25 травня 2005 р. : тези доповідей. – Київ : Вісник Київського національного університету ім. Тараса Шевченка, 2005. – С. 162.

   34. Андреев Ю. М. Применение метода замещающих точек для определения инерционных характеристик твердого тела / Ю. М. Андреев // Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье : международная научно-техническая конференция, 12-14 мая 1997 г., Харьков : труды в пяти частях. – Харьков, Мишкольц, Магдебург: Харьковский государственный политехнический университет, Мишкольцкий университет, Магдебургский университет, 1997. – Ч. 1. – С. 37-39.

   35. Андреев Ю. М. Разработка САПР динамики машин на основе специальной системы компьютерной алгебры / Ю. М. Андреев, О. К. Морачковский // Физические и компьютерные технологии : 11-я Международная конференция : труды. – Харьков : ХНПК «ФЭД», 2005. – C. 252-264.

   Здобувачу належать ідея та реалізація структури спеціальної системи комп’ютерної алгебри, як програми САПР, та підготовка прикладів.

   36. Андреев Ю.М. Специальная система компьютерной алгебры вибрационного анализа и синтеза структурно-сложных дискретных механических систем / Ю. М. Андреев, А А. Решетов // Вычислительная механика деформируемого твердого тела : труды международной научно-технической конференции : в 2 т. – М.: МИИТ, 2006. – Т. 1. – С. 22-25.

   Здобувачу належать теоретичне обґрунтування комп’ютерної автоматизації одержання математичної моделі коливань у машинах, реалізація рішень задач аналізу та синтезу на цій базі та розрахунки прикладів.

   37. Андреев Ю. М. Метод подсистем для аналитического динамического анализа и синтеза / Ю. М. Андреев, О. К. Морачковский // Физические и компьютерные технологии : 12-я Международная конференция : труды. – Харьков : ХНПК «ФЭД», 2006. – С. 123-131.

   Здобувачу належать аналітична реалізація методу підсистем, еквівалентної заміни нелінійних за узагальненими координатами потенційних сил лінійним приведеними пружними силами, підготовка прикладів. Потенційність вихідних сил визначається спеціально розробленим аналітичним критерієм.

   38. Андреев Ю. М. Разработка систем аналитической вибрационной диагностики энергетического оборудования / Ю. М. Андреев, А. А. Ларин, А. А. Решетов // НКТЭ-2006 : национальная конференция по теплоэнергетике, 4-8 сентября 2006 г. : материалы докладов / Под редакцией Ю. Г. Намиева, В. Н. Шлянникова. – Казань: Исследовательский центр проблем энергетики. КазНЦ РАН, 2006. – Т. II. – С. 241-244.

   Здобувачу належить теоретичне обґрунтування автоматичного одержання механічних моделей машин для аналітичної вібраційної діагностики.

   39. Andreev Yu. Multibody dynamics in analytic systems of computational mechanics and engineering applications / Yu. Andreev // Nonlinear Dynamics – 2007 : The second International Conference. – Kharkov: NTU «KhPI», 2007. – Р. 6-11.

   40. Андреев Ю. М. Обоснование и применение специальной системы компьютерной алгебры согласно требованиям правил морского регистра судоходства / Ю. М. Андреев, А. А. Решетов // Гидродинамика больших скоростей : Х Международная научная школа ; Гидродинамика. Механика. Энергетические установки : Международная научная конференция : сборник трудов. – Чебоксары : ЧПИ МГОУ, 2008. – С. 617-622.

   Здобувачу належать теоретичне обґрунтування та реалізація ССКА для розрахунків силових передач з ДВЗ.