МГТУ им. Н.Э. Баумана (статьи)

Рассмотрены задачи о поверхностных гравитационных и электрокапиллярных колебаниях сильно заряженной сферической капли. Получены волновые спектры. Решение выполнено методом Гамильтона. Проведено сравнение полученных результатов с классическими исследованиями Дж. Рэлея.

Проведено микродуговое оксидирование (МДО) алюминиевого сплава АМг3 с последующим наполнением полимером на основе полипараксилилена путем газофазной депозитной полимеризации. Установлено, что образование полимерного покрытия позволяет снизить остаточную сквозную пористость МДО-покрытий более чем в 5 раз. МДО в сочетании со способом газофазной депозитной полимеризации может служить основой разработки технологии поверхностного синтеза композиционных наноструктурированных керамополимерных покрытий для торцевых уплотнений механизмов из легких, недорогих и доступных металлов и сплавов.

Приведены результаты исследования эмоционального отношения учащихся к учению и анализ условий, необходимых для роста мотивации к освоению естественных наук и формирования научной картины мира. Для сравнения результатов психолого-педагогических исследований с результатами академических исследований использованы материалы Государственной итоговой аттестации по физике в основной средней школе. Исследования проводились на базе лицея № 1580 при МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва), где осуществляется профильная физико-математическая подготовка учащихся. Показано, что ведущим мотивом к учению у старшеклассников можно считать осознание социальной необходимости образования.

Обнаружено изменение конфигурации дендритной структуры при кристаллизации алюминиевого сплава под действием тока. Получена экспериментальная зависимость размера дендритной ячейки от силы электрического тока и определен интервал, в котором влияние электрического тока на размер дендритной ячейки является максимальным. В результате анализа условий равновесия жидкой и твердой фаз получено выражение для критического радиуса зародыша при действии тока.

Приведено описание броуновского движения при воздействии на броуновскую частицу пуассоновского случайного процесса. Получено уравнение для характеристической функции флуктуаций импульса броуновской частицы и найдено его решение для стационарного случая. В первом приближении определена функция распределения флуктуаций импульса броуновской частицы и ее первые четыре момента и кумулянта. Рассчитаны асимметрия и эксцесс функции распределения. Установлена зависимость меры Кульбака от интенсивности пуассоновского процесса и эксцесса функции распределения. Предложено определять интенсивность пуассоновского процесса по результатам долговременных измерений флуктуаций тока в электролитах.

Рассмотрено влияние различных моделей декогеренции квантового канала на необратимое изменение чистого состояния при его передаче через протокол телепортации. Получено, что в случае дефазирования и диссипации одной из частиц канала существует оптимальный базис для кодирования классического бита информации. Для асимметричных квантовых каналов обнаружена возможность существенного улучшения качества канала при высокой степени диссипации.

Описан новый подход в методе функций Грина при решении краевых задач Дирихле и Неймана для уравнения Лапласа на плоскости. В основе метода лежит построение «усеченной» функции Грина, что является достаточным для записи аналитического решения задачи.

Представлены основные соотношения новой теории тонких многослойных анизотропных пластин, построенной из общих уравнений общей трехмерной теории упругости путем введения асимптотических разложений по малому параметру, без каких-либо гипотез относительно характера распределения перемещений и напряжений по толщине. Показано, что глобальная (осредненная по определенным правилам) задача теории термоупругости пластин в разработанной теории получается близкой к теории пластин Кирхгофа – Лява, но отличается от нее наличием третьего порядка производных от продольных перемещений пластины. Предложенная теория позволяет вычислить все шесть компонент тензора напряжений, включая поперечные нормальные напряжения и напряжения межслойного сдвига. Проведен численный сравнительный анализ решений, полученных с помощью предложенной новой теории тонких пластин и с помощью конечно-элементного решения трехмерной задачи теории упругости и термоупругости на основе программного комплекса ANSYS. Показано, что предложенный метод позволяет вычислять все шесть напряжений в пластине с очень высокой точностью, приблизиться к которому с помощью конечно-элементного трехмерного решения удается только при использовании очень мелких сеток с большим числом конечных элементов (КЭ) по толщине пластины, что является серьезным ограничением при проведении расчетов тонкостенных пластин и оболочек.

Рассмотрен двухкритериальный подход к решению задачи выбора толщин многослойной теплозащиты конструкций в двумерной постановке, состоящей из двух этапов. На первом решается задача выбора толщин слоев теплозащиты конструкции в одномерной постановке по критерию минимального рассогласования температур в расчетных точках. На втором этапе решается двухкритериальная задача проектирования тепловой защиты в двумерной постановке. При этом в качестве одного критерия используется гладкость профиля распределения толщин, а в качестве второго – сумма квадратов отклонений интерполированных толщин слоев от найденных на первом этапе оптимальных значений, полученных из решения одномерных задач в расчетных точках.

Предложен метод расчета напряженно-деформированного состояния в многослойных элементах конструкций (цилиндрических, сферических оболочках, пластинах) при импульсном теплосиловом нагружении, который позволяет учесть упругопластическое течение среды, изменение температурного поля, возможность появления расслоений, разрушений, наличие начальных зазоров, а также приведен пример расчета.

Математическое моделирование полета основано на традиционных подходах, используемых для пассажирских дозвуковых самолетов. Оптимизация участка полета разгона – набора высоты, проводится при рассмотрении нескольких критериев оптимизации. При моделировании полета используется встроенная модель двухконтурного турбореактивного двигателя, позволяющая рассчитать характеристики силовой установки при любых режимах полета.

Рассмотрено использование технологического процесса сверxпластической формовки (СПФ) для производства облегченных деталей газотурбинных двигателей. На примере детали простой формы — полого кольца воздухозаборника — поставлена и решена задача конструкторско-технологического проектирования. При решении данной задачи учтены как особенности конструкции кольца воздухозаборника, так и особенности процесса СПФ. Поставлена и решена задача технологической оптимизации — выбраны целевая функция, параметры оптимизации и ограничения, накладываемые на параметры оптимизации. Для решения задачи оптимизации выбран и реализован алгоритм последовательного квадратичного программирования. Для снижения трудоемкости расчетов уменьшено количество геометрических параметров оптимизации путем использования кубических сплайнов для описания геометрии заготовки. Также определены оптимальные законы подачи давления формовки, обеспечивающие изготовление качественной детали. Показана возможность применения предложенного подхода и для проектирования других деталей газотурбинных двигателей.

Рассмотрены особенности построения основных матричных соотношений в рамках конечно-элементной технологии решения нестационарных и нелинейных температурных задач применительно к стержневым конструкциям, имеющим сложное пространственное оформление. На основе данной технологии разработан комплекс прикладных программ, который позволяет решать широкий класс задач научного и прикладного характера, исследовать особенности влияния различных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на температурное состояние стержневых конструкций. В качестве примера применения конечно-элементной технологии и возможностей созданного комплекса прикладных программ представлено решение нестационарной температурной задачи для стержневой конструкции.

Рассмотрены особенности построения основных матричных соотношений в рамках конечно-элементной технологии решения стационарных температурных задач применительно к стержневым конструкциям, имеющим сложное пространственное оформление. На основе этой технологии разработан комплекс прогрмм, который позволяет решать широкий класс задач научного и прикладного характера, исследовать особенности влияния различных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов на температурное состояние стержневых конструкций. В качестве примеров применения конечно-элементной технологии и возможностей созданного комплекса прикладных программ представлено решение ряда температурных задач.

Изложен подход к моделированию многоступенчатых процессов, в основе которого лежит последовательное выполнение операций по схеме марковского или полумарковского процессов. Марковские и полумарковские процессы широко используются в теории массового обслуживания и теории надежности. Применение марковских и полумарковских процессов позволяет описывать поведение ряда реальных физических устройств и систем. В статье рассмотрены процессы с конечным множеством состояний. Для построения модели использована процедура, минимизирующая число состояний, которые необходимо учитывать при изучении многоступенчатых процессов.

Проведены аналитические и численные исследования модели биологической эволюции с когерентным шумом. Установлены условия применимости приближения среднего поля. Отмечена ошибочность некоторых приводимых в литературе результатов анализа модели, обусловленная нарушением этих условий. Показан степенной характер статистики вымираний для широкого класса распределений шоков. Для степенного распределения шоков найдена связь между исходными и результирующим показателями, а для нестепенных распределений продемонстрировано возникновение логарифмической поправки к степенной плотности вымираний при неизменном показателе. Выполнен скейлинговый анализ экспериментальных плотностей, подтверждающий точность теоретических расчетов.

Построена математическая модель переноса тепловой энергии в композите, модифицированном фуллеренами. Получены оценки эффективного коэффициента теплопроводности такого композита при наличии промежуточного слоя между фуллеренами и матрицей, в том числе с использованием двойственной вариационной формы математической модели процесса стационарной теплопроводности в неоднородном твердом теле. Получено ограничение на интервал изменения объемной концентрации фуллеренов, в пределах которого представленные оценки сохраняют смысл.

Построена математическая модель переноса тепловой энергии в волокнистом композите, учитывающая наличие в матрице пор в виде удлиненных полостей между волокнами. Получены расчетные зависимости для эффективных коэффициентов теплопроводности матрицы после отверждения связующего и волокнистого композита с такой матрицей. Представлены формулы для двусторонних оценок и предельных значений возможной погрешности вычислений. Проведен параметрический анализ этих зависимостей и формул. Сравнение расчетных результатов с известными экспериментальными данными выявило необходимость уточнения математической модели в случае большого различия коэффициентов теплопроводности матрицы и волокон.

Разработана математическая модель конвективно-радиационного теплообмена оболочки неохлаждаемого сравнительно короткого насадка сопла жидкостного ракетного двигателя, позволяющая оценить значение равновесной температуры этой оболочки на установившемся режиме работы двигателя. Это значение определяет выбор конструкционного материала насадка и решающим образом влияет на работоспособность его оболочки. Из представленного примера расчета при исходных данных, близких к реальным, следует, что для двигателей с большой степенью расширения газов в сопле полученное значение равновесной температуры является допустимым для некоторых существующих и перспективных термостойких конструкционных материалов.

При наличии пор в твердых телах возникает необходимость учитывать перенос тепловой энергии в порах излучением при определении эффективного коэффициента теплопроводности таких тел. В работе построена математическая модель, описывающая теплообмен излучением в шаровой полости, форму которой можно рассматривать как среднюю статистическую по отношению к формам замкнутых пор в твердых телах. Построенная модель позволяет определить эквивалентный коэффициент теплопроводности условной сплошной среды, заполняющей пору, что дает возможность рассматривать материал с пористой структурой как сплошное неоднородное твердое тело. Выполнен анализ адекватности этой модели и получены оценки возможной погрешности при вычислении эквивалентного коэффициента теплопроводности. Проведено сравнение расчетной зависимости для этого коэффициента с аналогичными по структуре формулами, полученными на основе различных подходов к учету переноса тепловой энергии в порах путем излучения.

Представлены результаты теоретического исследования процессов тепломассопереноса при охлаждении синтез-газа, получающегося после парциального сжигания метана. Быстрая закалка синтез-газа необходима для предотвращения выпадения сажи на стенках реактора. В предлагаемой схеме охлаждения отвод теплоты от продуктов конверсии метана осуществляется путем впрыска капель воды в объем камеры охлаждения, расположенной после горелочного устройства. В двухскоростном двухтемпературном приближении выведена замкнутая система уравнений аэродинамики, тепломассопереноса синтез-газа и капель. Оценка эффективности капельного способа охлаждения проведена на основе одномерной системы уравнений аэродинамики и тепломассопереноса парокапельной среды. Представлены результаты расчетов для различных режимов работы системы охлаждения.

Рассмотрено равномерно-эллиптическое уравнение с измеримыми ограниченными коэффициентами. Получены интегральные оценки решения на бесконечности при условии выполнения однородных условий Неймана на боковой части границы цилиндра.

На основе простой кинематической модели поставлена и методом коллокации по срединному поперечному сечению решена задача о больших (сравнимых с радиусом поперечного сечения) перемещениях точек срединной поверхности цилиндрической оболочки конечной длины, подверженной действию внешнего бокового гидростатического давления. Получено выражение критического давления для упругой оболочки при условии, что устойчивое развитие квазистатического процесса заканчивается при малых (относительно среднего значения радиуса недеформированного поперечного сечения) прогибах.

Предложен вариант теории упругопластического течения пористой среды для расчета спекания порошковых композитов. Представлены примеры конечно-элементного расчета неоднородных процессов прессования и спекания. Принято во внимание влияние термомеханических условий на окончательную форму и распределение пористости спекаемого изделия с учетом контактного взаимодействия со стенками пресс-формы.

Исследован процесс формирования температурного поля в плоской изотропной пластине постоянной толщины, одна из поверхностей которой подвержена воздействию осесимметричного осциллирующего теплового потока с интенсивностью гауссовского типа, а другая — охлаждается внешней средой с постоянным коэффициентом теплоотдачи и температурой, равной начальной температуре пластины. Для описания изучаемого процесса использована двумерная математическая модель нестационарной теплопроводности в цилиндрической системе координат. В результате анализа этой модели установлено, что температурное поле охлаждаемой пластины представляет собой композицию двух температурных полей, первое из которых не имеет предельного стационарного распределения, а второе носит сугубо диффузионный характер. С применением общей теории интегральных преобразований в аналитически замкнутом виде найдены решения соответствующих задач теплопроводности: краевой и смешанной (начально-краевой), определяющие решение исходной задачи нестационарной теплопроводности.

Предложена модель для объяснения основных электромагнитных взаимодействий. Предложена также модель электрона и других заряженных частиц в виде листов Мебиуса. С использованием этих представлений рассмотрены наглядные механизмы взаимодействия электронов с магнитами, которые приводят к возникновению сил Лоренца, Ампера, эффектов Фарадея, Эрстеда, Холла и т.д. Предложена модель возникновения вращения элементарных частиц, атомов, молекул, различных тел и космических объектов.

Построена модель магнитного фотонного кристалла с постоянной кристаллической решетки нанометрового диапазона и нанометровой пористой структурой. Исследовано брэгговское отражение при нормальном падении света. Получены формулы для изменения коэффициента отражения и смещения брэгговского максимума при введении в поры включений с магнитным порядком. Для фотонного кристалла на основе искусственного опала выполнены числовые оценки этих величин.

Представлены результаты теоретического исследования возможности образования спектральных кроссоверов в фотонном кристалле. Спектральный кроссовер определяют эквизатухающие моды. Найдены условия существования этих мод. Проанализированы два случая возникновения спектрального кроссовера для незаполненного фотонного кристалла. Приведено обобщение результатов на фотонный кристалл с металлическими включениями.

Обсуждается возможность использования пакета Maple студентами младших курсов высших учебных заведений для выполнения и самопроверки домашнего задания по физике. Самопроверка является обязательной составляющей каждого технического проекта и важнейшим элементом обучения и самообучения естественным наукам. Показаны различные способы и средства самоконтроля при выполнении домашнего задания о затухающем колебании.

Раскрыта методика организации контролируемой самостоятельной работы (КСР) студентов под руководством преподавателя, важнейшей особенностью которой является активная учебно-познавательная деятельность студентов. КСР представляет принципиально новый вид обучения в современном вузе, в основе которого лежит субъектная деятельность учения студентов. Формирование активной субъектной позиции студентов к учебе и приобретению профессиональных знаний превращается в первостепенную образовательно-воспитательную задачу современной высшей школы.

В рамках реологической модели Шведова – Бингама получено точное решение модельной задачи о движении квазитвердого ядра неньютоновской жидкости в бесконечном плоском канале при скачкообразном изменении градиента давления. Проведено сравнение числовой оценки с аналогичными результатами, полученными ранее другими авторами приближенными методами.

Разработана методика определения температуры произвольных частиц интенсивно деформируемых цилиндрических и сферических оболочек, подверженных имплозивному нагружению. Физико-механические свойства материала оболочек соответствуют модели жесткопластического тела. Введено понятие абсолютной деформационной температуры, которая входит в качестве основного сомножителя в формулы, определяющие температуру частиц оболочек. Остальные сомножители в этих формулах являются функциями безразмерных параметров, зависящих от геометрических размеров оболочек. Установлено, что при схлопывании оболочек происходит значительное увеличение температуры частиц материала, расположенных на внутренних поверхностях оболочек.

Рассмотрены экспериментальные методы исследования волновых свойств частиц. Отмечено, что в случае крупных молекул, молекулярная масса которых превосходит 10 а.е.м., изучение волновых свойств частиц наиболее эффективно с помощью интерферометра Тальбота – Лоу (ИТЛ). Дополнительные преимущества в видности интерференционной картины дает использование в ИТЛ эффекта Капицы – Дирака – дифракции частиц на стоячей световой волне. Такой интерферометр Капицы – Дирака – Тальбота – Лоу позволяет исследовать волновые свойства молекул, молекулярная масса которых составляет несколько тысяч атомных единиц массы. Обозначены перспективы применения этого метода для исследования волновых свойств более массивных частиц.

Приведен пример точного решения системы уравнений лучистого теплопереноса в неподвижном веществе для «серого» приближения.

Рассмотрен подход к непротиворечивому описанию смачивания при растекании капельной жидкости вдоль твердой поверхности с учетом дополнительного химического потенциала (расклинивающего давления) для частиц жидкости в ее тонких слоях вблизи линии трехфазного контакта.

Методами численного моделирования исследованы особенности развития нестационарного процесса ускорения пламени и формирования детонации в трехмерном канале прямоугольного сечения, заполненного водород-кислородной горючей смесью. Выявлены особенности эволюции волн горения с различной топологией поверхности фронта. Показано, что независимо от геометрии задачи и особенностей газодинамики течения в канале формирование детонации происходит в результате установления самоподдерживаемого режима ускорения пламени в потоке, определяющего механизм нарастания давления в зоне реакции.

Методами численного моделирования исследованы особенности развития вихревых возмущений на стадиях стационарной (развитой) турбулентности и затухания. Предложен и верифицирован подход к моделированию стационарной стадии турбулентности как развивающегося во времени винеровского случайного процесса. На стадии затухания турбулентности обнаружен эффект обратной эволюции возмущений, направленной на укрупнение масштабов вихревых структур за счет механизма диффузии вихрей.

Представлено описание лабораторной установки для изучения адиабатического расширения газов путем измерения давления и температуры газа перед расширением и сразу после расширения. Дано описание малоинерционного термометра сопротивления. Приведены результаты измерения адиабаты для влажного воздуха и показателя адиабаты.

Показано, что действие постоянной силы F на квантовый ангармонический осциллятор приводит к нелинейному по F сдвигу всех энергетических уровней. Исследован спектр энергии нагруженного ангармонического осциллятора. Установлено, что при малых нагрузках можно ограничиться линейным приближением для сдвига уровней энергии. Полученные результаты могут быть использованы при описании термодинамических характеристик макро- и мезоскопических твердых тел, а также твердотельных наночастиц.

Рассмотрены q-аналоги дзета-функции Римана и ее знакопеременной версии с использованием функциональных рядов. Вычислены их значения в отрицательных целых точках, которые в классическом пределе q ?1 соответствуют значениям, полученным Л. Эйлером.

Рассмотрены основные методы бесконтактного дистанционного обнаружения и идентификации опасных веществ в воздухе и на поверхностях тел, подвергнутых испытаниям в реальных условиях. Проанализированы достоинства и недостатки каждого метода, обоснованы наиболее предпочтительные области их применения.

Исследовано распределение зерен (по размерам) и микротвердость стали 08кп, подвергнутой деформации в камере Бриджмена. На основе полученных распределений рассчитаны относительные количества фрагментов и рекристаллизованных зерен, проанализирована корреляция между структурой и микротвердостью образцов.

Описано применение методов теории возмущений в формализме многочастичных функционалов плотности. Рассмотрена возможность анализа пространственной структуры электронного газа вблизи поверхности металла с учетом периодической структуры кристаллической решетки. Получено аналитическое выражение для двухчастичной функции плотности электронного газа в периодическом потенциале. Результаты работы могут быть применены для расчета характеристик электронного газа в твердых телах.

Исследованы особенности расчета высокоскоростных течений. Осуществлена проверка корректности данных численного моделирования в программе FloEFD на примере решения тестовой газодинамической задачи. Проведено сравнение полученных результатов с данными, определенными на основе решения апроксимационного уравнения. Дана оценка влияния каталитической активности поверхности на параметры теплообмена. Обоснован выбор упрощенной модели радиационного теплообмена. Осуществлено численное решение системы уравнений Навье —Стокса для задачи сверхзвукового обтекания воздухозаборного устройства прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Получены основные параметры течения для характерных областей проточного тракта. Проведено сравнение данных численного моделирования системы косых скачков уплотнения с результатами оценочного расчета параметров скачков по соотношениям теории изоэнтропических течений. Получено распределение конвективного теплового потока по поверхности воздухозаборного устройства.

Рассмотрены некоторые известные проекты спускаемых аппаратов (СА) класса «несущий корпус», выполненные как в нашей стране, так и за рубежом. Проведен сравнительный анализ основных проектных характеристик СА и показаны возможности их использования в перспективных космических программах (как в беспилотном варианте, так и в пилотируемом) в составе космических кораблей орбитального назначения, кораблей лунных экспедиций и как средств возвращения экипажа марсианской экспедиции. Приведены основные требования к составу оборудования СА, их конструкции и теплозащите. Массовые характеристики СА рассмотрены в зависимости от назначения аппарата, его габаритных размеров и аэродинамической формы. Представлены компоновочные схемы некоторых вариантов СА. Дано сравнение проектных характеристик СА класса «несущий корпус» и аппаратов «скользящего» спуска класса «Союз» или «Аполлон». Значительное место уделено анализу проблемы безопасной посадки СА класса «несущий корпус», приведены соображения о целесообразности использования способов посадки, альтернативных аэродромной. Отмечено, что комплексы средств посадки, основанные на использовании роторной или турбореактивной системы приземления, включая парашютнореактивную с развитыми системами амортизации корпуса СА и кресел космонавтов, позволят реализовать целую группу СА орбитального, лунного и марсианского экспедиционных комплексов, где проблеме минимизации массовых характеристик придается особое значение. Результаты проектного исследования СА класса «несущий корпус» могут быть использованы учащимися в процессе подготовки курсовых и дипломных проектов.

Предложена математическая модель расчета давления в замкнутой вертикальной цилиндрической емкости, частично заполненной криогенным компонентом в трех фазовых состояниях при бездренажном хранении. Рассмотрена сопряженная задача о нахождении температурных и гидродинамических полей в области пара и жидкости с учетом тепловых потоков по стенкам при наличии подвижной границы раздела между жидкостью и шугой и неподвижной границы раздела между паром и жидкостью, на которой происходит испарение жидкой фазы. Принято, что пар подчиняется уравнению состояния идеального газа, область шуги изотермична и имеет температуру плавления твердой фазы, в начальный момент времени пар и жидкость неподвижны и имеют температуру и давление тройной точки. Поле температур и скоростей в области пара и чистой жидкости определено из уравнений Навье — Стокса, записанных в приближении Буссинеска с использованием переменных вихрь — функция тока. Задача решена численно с применением метода сеток по явной схеме расчета.

Рассмотрены особенности решения задач идентификации характеристик слоя многослойных материалов, которые позволяют оценить корректность (достоверность) экспериментальных данных, используемых в качестве исходных при решении этих задач (с учетом принятых гипотез деформирования и разрушения материала). Приведены два примера решения задач идентификации по результатам испытаний на растяжение и сжатие углепластиковых образцов с 12 схемами армирования, для которых дана оценка корректности используемых экспериментальных данных. В первом случае проанализированы результаты идентификации технических постоянных слоя по экспериментальным значениям модулей упругости и коэффициентов Пуассона многослойных структур, во втором —характеристик прочности слоя, определенных по экспериментальным прочностным характеристикам многослойных образцов с использованием критерия максимальных напряжений.

Проведено экспериментально-расчетное моделирование термосилового нагружения крупногабаритного обтекателя ракеты-носителя на фрагментах конструкции. Исследованы два типа структур, изготовляемых с помощью различных технологических процессов: трехслойная структура с многослойными углепластиковыми обшивками и сотовым заполнителем и многостеночная структура из углепластика. Для обоих структур проведен расчетный анализ несущей способности крупногабаритных силовых оболочек обтекателей, а также температурных полей, возникающих в элементах конструкции при изменяющихся во времени термических нагрузках, для имитации циклограммы полета ракеты после старта. На специальном экспериментальном стенде проведено подтверждение несущей способности фрагментов трехслойной и многостеночной панелей при одновременном силовом и термическом нагружении по заданной программе. По результатам исследования сформулированы выводы о возможности применения каждого типа структур в ракетно-космической технике.

Рассмотрены вопросы демпфирования колебаний композитных оболочек. На основе энергетического подхода и технической теории демпфирования выведены расчетные формулы для коэффициентов диссипации и величин относительной мощности диссипации, соответствующих каждой форме колебаний многослойных ортотропных цилиндрических оболочек. Аналогичные зависимости выведены также для трехслойных оболочек с легким (сотовым) заполнителем и многослойными композитными обшивками. Проведено численное исследование эффективности применения углепластиков в крупногабаритных композитных оболочках высокого демпфирования с различными схемами армирования. Показан немонотонный характер зависимости исследуемых характеристик демпфирования как от параметров волнообразования, так и от ориентации материала в слоях обшивок трехслойной оболочки. Полученные результаты могут найти применение, например, при разработке методов акустической защиты выводимых на орбиту космических аппаратов.

Анализ чувствительности является неотъемлемой частью процесса создания конструкций высокого совершенства. Для размеростабильных композитных космических конструкций важен подбор структур, отличающихся малой чувствительностью к разбросам характеристик материалов слоев и отклонениям конструктивно-технологических параметров. На базе проведенного анализа чувствительности могут быть обоснованно назначены требования к входному контролю материала, а также система допусков и предельных отклонений. В статье выведены формулы для условий нечувствительности к разбросам характеристик материалов типичных композитных структур. Приведены результаты исследования возможностей сочетания требований размеростабильности и нечувствительности. Дана оценка опасности появления сдвиговых деформаций при нагреве-охлаждении многослойного материала вследствие неточности укладки отдельных слоев. Приведены рекомендации по выбору композитных структур для высокоточных конструкций космической техники, для которых малые значения коэффициентов линейного термического расширения сочетаются с низкой чувствительностью к отклонениям различного рода.