Министерство науки и
высшего образования

Россйской Федерации

Российская Академия Наук

Отделение энергетики, машиностроения
механики и процессов управления

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт машиноведения
им. А.А. Благонравова
Российской академии наук

  • русский
  • english
imash.ru » Научные отделы ИМАШ » Прочность, живучесть и безопасность машин » Основные научные результаты и достижения

Основные научные результаты и достижения

В последние годы усилия отдела направлены на формирование обобщённых подходов к комплексным проблемам безопасности, ресурса и живучести с целью снижения техногенных и технологических рисков для объектов гражданского и оборонного назначения, аэрокосмической и атомной техники, транспортных и других сложных машиностроительных систем с учётом критических технологий. В качестве основных научных достижений следует отметить иерархию методов и систем поэлементного и комплексного определения техногенной безопасности и рисков. Создана многоуровневая иерархическая система комплексных моделей и двухпараметрических критериев механики хрупкого и упругопластического разрушения конструкционных материалов в условиях экстремальных физико-механических воздействий. Особое внимание уделено нелинейному физико-математическому и имитационному моделированию процессов
деформирования, повреждения и разрушения материалов и конструкций на различных масштабно-структурных уровнях.

 

Конечно-элементное моделирование микроповреждений поверхностных слоев и бифуркации микротрещины 


Имитационное моделирование процессов деформирования, повреждения и разрушения с использованием цифровых технологий

Предложена методология ранней диагностики и мониторинга повреждений, остаточной прочности и ресурса критически важных полимерно-композитных элементов конструкций на основе акустико-эмиссионного метода.

Исследование кинетики повреждений в зоне
технологического окна стенки лонжерона 
акустико-эмиссионным методом

Разработаны методика, аппаратура и программное обеспечение для регистрации неоднородных полей перемещений, созданы действующие макеты мобильных электронных цифровых интерферометров различных типов, предназначенные для исследования существенно неоднородных напряжённо-деформированных состояний в натурных условиях при квазистатическом и циклическом нагружениях.

Специализированный мобильный спекл- интерферометр для экспериментального  для экспериментального исследования НДС и определения остаточных напряжений в натурных условиях     
 

Предложен экспериментально-численный метод определения различных параметров НДС и трещиноподобных дефектов в машинах.

 

Экспериментально-численный метол определения скрытых трещиноподобных дефектов с использованием цифровых технологий

Значительное развитие получили работы по математическому и физическому моделированию динамических процессов в гидроаэроупругих системах с использованием иерархической структурно-групповой системы моделей для диагностики состояний и повышения вибропрочности конструкций энергетического и транспортного машиностроения. Для модификации поверхности с целью повышения коррозионной стойкости, износостойкости и ресурса элементов машин разработана технология газодинамического напыления меди, цинка и никеля.

Газодинамическое напыление меди (а), цинка и никеля (б)

Оптимальное проектирование композитных элементов конструкций с использованием рациональных криволинейных траекторий укладки волокон позволяет обеспечить повышенные характеристики надёжности, живучести и безопасности ответственных композитных конструкций транспортного, энергетического, авиационного и аэрокосмического назначения.

Результаты научных исследований и разработок отдела последних лет востребованы в различных отраслях машиностроения, нефтяных и газовых компаниях, среди которых: Ф Г У П «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н .Е . Ж уковского», О А О «Компания «С ухой », О А О «Газпром», О А О «Российские железные дороги», А О Н И К И Э Т им. Н .А . Доллежаля, О К Б «Гидропресс», А О « О К Б М Африкантов», Н И И «Транснефть», компания «Sakhalin Energ y», Ф Г У П « В И А М » , Группа компаний «Промышленная безопасность», О О О «НГБ-Энергодиагностика» и др.


Реализация научных достижений при создании сложных технических систем

  • реакторов, термоядерных и ядерных установок различных типов,
  • паровых турбин,
  • летательных аппаратов гражданского и военного назначения,
  • магистральных и промысловых нефтегазопроводов и т.д.
  • железнодорожного транспорта

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ПРОЕКТЫ, ВЫПОЛНЕННЫЕ И ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ОТДЕЛОМ ПРОЧНОСТИ, ЖИВУЧЕСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ МАШИН (2010 г. - настоящее время)

  1. «Разработка научно-методических рекомендаций по оценке безопасности и рисков для объектов технического регулирования ОАО «Газпром» (выполнен в 2011 г., заказчик ОАО «Газпром», исп. - лаборатория д.т.н., проф. Г.В.Москвитина)
  2. «Разработка методических основ расчёта ресурса гидротурбин при многочастотном нагружении» (окончание работ в 2012 г., заказчик ОАО «Силовые машины», рук. – чл.корр. РАН Н.А.Махутов, исп. - лаборатория д.т.н., проф. И.А.Разумовского в сотрудничестве с рядом лабораторий ИМАШ РАН).  
  3. «Исследования надёжности и ресурса фланцевых соединений» (выполнен в 2011 г., заказчиком ОАО «Силовые машины», рук. – чл.корр. РАН Н.А.Махутов, исп. – лаборатория д.т.н., проф. И.А.Разумовского в сотрудничестве с рядом лабораторий ИМАШ РАН).
  4.  «Исследование методом оптической интерферометрии влияния технологии изготовления отверстия на остаточные напряжения в зоне концентрации напряжений» (окончание работ в 2012 г., заказчик ФГУП «ВИАМ», исп. - лаборатория д.т.н., проф. И.А.Разумовского).
  5. «Разработка и обоснование требований к системам защиты с использованием критериев приемлемых и предельных рисков критически важных объектов повышенного ресурса и безопасности при реализации опытных проектов систем комплексной безопасности жизнедеятельности населения» (сроки выполнения работы 2011-2015 годы, заказчик МЧС РФ, Президиум РАН, исп. - лаборатория д.т.н., проф. Р.С.Ахметханова).
  6. Разработка раздела «Порядок оценки рисков для объектов железнодорожного транспорта» методических рекомендаций по оценке рисков на железнодорожной инфраструктуре ОАО «РЖД». (выполнен в 2011 г., заказчик ОАО «РЖД», исп. - лаборатория д.т.н., проф. Р.С.Ахметханова).
  7.  «Научно-технологический прогноз развития экономики России с учетом новых мировых интеграционных процессов» (выполнена в 2011 г. , заказчик Президиум РАН (программа №30, исп. - лаборатория д.т.н., проф. Р.С.Ахметханова).
  8. «Разработка критериальной базы конструкционного материаловедения и упрочняющих технологий для повышения надёжности и ресурса технических систем «РЖД» (сроки выполнения работ 2012-13 гг., заказчик ОАО «РЖД», исп. - лаборатория д.т.н., проф. Ю.Г.Матвиенко).
  9. «Разработка новых уточнённых методов определения комплексных характеристик прочности, ресурса и живучести элементов инфраструктуры и подвижного состава ОАО «РЖД» с повышенными эксплуатационными параметрами» (сроки выполнения работ 2012-13 гг., заказчик ОАО «РЖД», исп. - лаборатория д.т.н., проф. Ю.Г.Матвиенко).      из АН Н.А.Махутов, отв. атиие\к
  10. «Анализ современных моделей разрушения ПКМ с дефектами и повреждениями»  (окончание работ в 2012 г., заказчик ФГУП «ЦАГИ», научный руководитель работ - д.т.н., проф. Ю.Г.Матвиенко; участвуют лаборатории д.т.н., проф. Ю.Г.Матвиенко, д.т.н., проф. Г.В.Москвитина, д.т.н., проф. А.Н.Полилова, д.т.н., проф. И.А.Разумовского, д.т.н., проф. А.В.Фомина).
  11. «Разработка методики, подготовка системы тензометрических измерений барабанов котла-утилизатора Киришской ГРЭС и проведение исследований при гидроиспытаниях» (окончание работы в 2012 г, заказчик ОАО «ЭМАльянс», исп. - лаборатория д.т.н., проф. А.В.Фомина)
  12. «Разработка математической модели для расчёта накопления повреждений по механизму фреттинг-усталости» (выполнен в 2010 г., заказчик ОАО «ОКБМ - Африкантов», исп. - лаборатория д.т.н., проф. С.М.Каплунова)
  13. «Адаптация методики и программы оценки долговечности при фреттинг-изнашивании и фреттинг-усталости для расчётных исследований их влияния на ресурсные характеристики оборудования РУ» (окончание работы в 2011 г., заказчик ОАО «ОКБМ - Африкантов», исп. - лаборатория д.т.н., проф. С.М.Каплунова)
  14. «Исследования НОЦ ИМАШ РАН в области снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф» (работы выполнены в 2011 г., заказчик Минобранауки, научн. рук. чл.-корр. РАН Н.А.Махутов, отв. исп. лаборатория д.т.н., проф. А.Н.Полилова).
  15. «Нелинейное моделирование деформирования и разрушения тел с  тупыми надрезами с учетом объемного напряженного состояния»  (сроки выполнения работ 2010-12 гг., заказчик РФФИ, отв. исп. д.т.н.,  проф. Ю.Г.Матвиенко)
  16. «Модели и критерии конструкционной прочности, основанные на волюметрическом методе»  (сроки выполнения работ 2012-13 гг., заказчик РФФИ, отв. исп. д.т.н.,  проф. Ю.Г.Матвиенко)
  17. «Анализ напряженно-деформированных и предельных состояний в связи с оценками прочности и ресурса» (сроки выполнения 2011-12 гг., заказчик РФФИ, отв. исп. чл.-корр. РАН Н.А.Махутов)
  18. «Критерии и методы расчетно-экспериментального обоснования специальных требований к материалам для тяжелого машиностроения с учетом сложных условий эксплуатационного нагружения» (сроки выполнения 2011 -12 гг., заказчик РФФИ, отв. исп. чл.-корр. РАН Н.А.Махутов)
  19. «Фундаментальные исследования динамических процессов эксплуатационных воздействий, накопления повреждений и разрушений в объектах машиностроения для прогнозирования ресурса и надежности на стадии проектирования» (сроки выполнения 2012 -13 гг., заказчик РФФИ, отв. исп. чл.-корр. РАН Н.А.Махутов)
  20. «Многофакторный анализ динамических процессов нагружения и повреждения технических систем» (сроки выполнения 2010 -12 гг., заказчик РФФИ, отв. исп. Лаборатория д.т.н., проф. Р.С.Ахметханова)
  21. «Моделирование и оценка аэродинамических нагрузок на элементы инфраструктуры при прохождении грузовых составов (станционные сооружения,  мосты и туннели)» (сроки выполнения 2011 -12 гг., заказчик РФФИ, отв. исп. д.т.н., проф. С.М.Каплунов)
  22. «Расчетно-экспериментальные исследования характеристик живучести конструкционных материалов при нестационарном циклическом нагружении с эксплуатационными перегрузками» (сроки выполнения 2012 -14 гг., заказчик РФФИ, отв. исп. д.т.н., проф. Г.В.Москвитин)