Старовойтов Э.И., Будникова Д.А. «Собственные колебания симметричного по толщине пятислойного стержня» Механика композиционных материалов и конструкций, 31, № 1, с. 25-39 (2025)

Рассмотрена задача о собственных колебаниях пятислойного симметричного по толщине стержня с двумя заполнителями. Несущие слои предполагаются тонкими, высокопрочными. Для них приняты гипотезы Бернулли о поперечных сечениях плоских и перпендикулярных деформированной осевой линии, после приложения нагрузки. В относительно толстых легких заполнителях выполняется гипотеза Тимошенко, согласно которой поперечное сечение остается плоским и несжимаемым, но поворачивается на некоторый дополнительный угол. Толщина несущих слоев в десять раз меньше толщины заполнителей. Система дифференциальных уравнений, описывающая собственные колебания стержня, получена вариационным методом. Учтены возникающие поперечные силы инерции. Для симметричного по толщине стержня система сводится к двум уравнениям в частных производных относительно прогиба и относительного сдвига в заполнителях. Приведено алгебраическое уравнение для определения собственных чисел. Вычислены первые 14 из них и соответствующие собственные частоты колебаний для стержня с жестко заделанными торцами. Их значения сведены в таблицу. Аналитическое решение начально-краевой задачи о собственных колебаниях пятислойного симметричного по толщине стержня получено с помощью разложения искомых прогиба и относительного сдвига в ряд по построенной системе собственных функций. Численно исследована зависимость первых трех частот от толщины центрального несущего слоя. Приведены графики зависимости частоты основного тона от толщины и материалов внешних несущих слоев и заполнителей. В качестве материалов несущих слоев принимались дюралюминий, титановый сплав, кордиерит. Заполнители: фторопласт-4, пенополиуретан, пенопласт.

Барсуков Р.В., Голых Р.Н., Барсуков А.Р., Сливин А.Н. «Стенд для исследования динамики осадки полимерных материалов в процессе воздействия на них ультразвуковыми колебаниями высокой интенсивности» Механика композиционных материалов и конструкций, 31, № 1, с. 117-126 (2025)

Статья посвящена разработке экспериментального стенда, предназначенного для изучения динамики осадки полимерных материалов (в том числе полимерных композитных материалов) в процессе воздействия на них ультразвуковыми колебаниями высокой интенсивности. В основе работы экспериментального стенда лежит контроль перемещения ультразвукового излучателя, который в процессе контактного взаимодействия с исследуемым образцом, при наличии статического давления, с помощью которого ультразвуковой излучатель прижат к тестируемому образцу, становится подвижным по мере поглощения образцом ультразвуковой энергии и, как следствие, перехода образца из твердого состояния в вязкое, а затем в текучее. Полученные при помощи разработанного стенда экспериментальные данные, характеризующие динамику осадки полимерных материалов в совокупности с другими данными, характеризующими процесс ультразвукового воздействия (частота ультразвукового воздействия, вводимая в зону ультразвукового воздействия мощность, характер её изменения и т.п.) позволят более подробно изучить стадии процесса воздействия ультразвука на полимер, выявить, в частности, вклад гидродинамических эффектов (кавитационные явления, акустические микропотоки, релаксационные эффекты вязкости) в изменение свойств и интенсификацию диффузии на границе раздела полимеров под действием мощных ультразвуковых колебаний. Получение экспериментальных данных осуществляется в диапазоне амплитуд ультразвукового воздействии от 5 до 40 мкм и диапазоне статических усилий до 180 Н. Диапазон контролируемых деформаций 5 мм. Разработанный стенд позволит изучить и максимально раскрыть потенциал ультразвуковой сварки полимерных материалов, в частности, позволит выработать методы эффективной реализации процесса сварки как однородных, так и разнородных материалов.

Орлов М.Ю., Глазырин В.П., Фазылов Т.В. «Исследование процесса пробития конструкций из льда и тонких металлических пластин» Механика композиционных материалов и конструкций, 31, № 1, с. 127-141 (2025)

Приведены результаты численного моделирования процесса разрушения металлических конструкций, содержащих лед, при действии оживального ударника. В конструкции (имитирующей пассивную защиту) тонкие металлические пластины располагались над и подо льдом, как бы защищая и одновременно подпирая его. Количество пластин подо льдом увеличивалось до случая, когда сквозное пробитие становилось невозможным. Рассмотрен лед без фазовых переходов с усредненными физико-механическими характеристиками. Поведение льда моделировалось соотношениями механики сплошных сред на основе феноменологического макроскопического подхода. Использовалась концепция разрушения материалов, основанная на детерминированном подходе. В качестве основного инструмента использован численный метод Г.Р. Джонсона, расчетная часть которого дополнена механизмами расщепления расчетных узлов и разрушения расчетных элементов. Численное моделирование проведено в осесимметричной постановке при помощи некоммерческого программного комплекса «Удар. Осесимметричная задача». Проведены качественные и количественные тесты, а также сделан анализ чувствительности конечно-элементной сетки. Результаты расчетов получены в виде конечных конфигураций «ударник-мишень», графиков и таблиц. Изучены основные закономерности процесса пробития (время зарождения первых очагов разрушения и их эволюция, механизм пробития конструкции и разрушения льда), качественно и количественно оценен уровень остаточной деформации пластин и время процесса. Выявлено, что в процессе разрушения льда доминировал хрупкий механизм, а пробитие конструкций проходило по механизму «прокола». После пробития верхних слоев отмечена только упругая деформация ударника, а после пробития нижних – его пластическая деформация с затуплением и фрагментацией носика. Установлено, что наличие 11 стальных пластин толщиной 1 мм под ледяным блоком привело к полной остановке ударника