Инновации и кадры в
Научно-технический журнал
Издается с 1995 года
Выходит шесть раз в год
№ 5 (295) 2012
Сентябрь-октябрь
Редакционный совет
Голенков В.А. д-р техн. наук,
проф., председатель
Радченко С.Ю. д-р техн. наук,
проф., зам. председателя
Борзенков М.И. канд. техн. наук, доц.,
секретарь
Астафичев П.А. д-р юрид. наук, проф.
Иванова Т.Н. д-р техн. наук, проф.
Киричек А.В. д-р техн. наук, проф.
Колчунов В.И. д-р техн. наук, проф.
Константинов И.С. д-р техн. наук, проф.
Новиков А.Н. д-р техн. наук, проф.
Попова Л.В. д-р экон. наук, проф.
Степанов Ю.С. д-р техн. наук, проф.
.
Редколлегия
Главный редактор
Степанов Ю.С. д-р техн. наук,
проф., заслуженный деятель науки
Российской Федерации
Заместители главного редактора
Гордон В.А. д-р техн. наук, проф.
Киричек А.В. д-р техн. наук, проф.
Подмастерьев К.В. д-р техн. наук, проф.
Члены редколлегии
Бабичев А.П. д-р техн. наук, проф.
Вдовин С.И. д-р техн. наук, проф.
Дмитриев А.М. д-р техн. наук, проф.,
член-кор. РАН
Емельянов С.Г. д-р техн. наук, проф.
Зубарев Ю.М. д-р техн. наук, проф.
Зубчанинов В.Г. д-р физ.-мат. наук, проф.
Иванов Б.Р. д-р техн. наук, проф.
Колесников К.С. д-р техн. наук,
проф., академик РАН
Копылов Ю.Р. д-р техн. наук, проф.
Малинин В.Г. д-р физ.-мат. наук, проф.
Мулюкин О.П. д-р техн. наук, проф.
Осадчий В.Я. д-р техн. наук, проф.
Панин В.Е. д-р техн. наук, проф.,
академик РАН
Распопов В.Я. д-р техн. наук, проф.
Смоленцев В.П. д-р техн. наук, проф.
Ответственный за выпуск
Григорьева О.Ю.
Адрес редакции
302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29
(4862) 41-98-48, 55-55-24, 41-98-03,
55-05-81
www.gu-unpk.ru
E-mail: met_lit@ostu.ru
Зарег. в Федеральной службе по
надзору в сфере связи, информационных
технологий и массовых коммуникаций.
Свидетельство ПИ №
ФС77- 47351 от 03 ноября 2011 года
Подписной индекс 29504
по объединенному каталогу «Пресса
России»
© Госуниверситет – УНПК, 2012
Журнал входит в Перечень рецензируемых научных журналов и изданий, определенных Высшей аттестационной
комиссией при Министерстве образования и науки Российской Федерации, для опубликования основных
научных результатов диссертаций на соискание ученых степеней.
1
Фундаментальные и прикладные
проблемы техники и технологии
Учредитель – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Государственный университет – учебно-научно-производственный
комплекс» (Госуниверситет-УНПК)
Содержание
Естественные науки
Малинин Г.В. Развитие метода эффективного поля для расчета структурных напряжений на
фронте мартенситных превращений…………………………………………………………………...
Магомедов Г.М., Яхьяева Х.Ш., Козлов Г.В. Зависимость аутогезии полимеров от их молекулярной
структуры…………………………………………………………………………………………
Поландов Ю.Х. К вопросу о центральном взрыве газо-воздушной смеси в сферическом объёме
Головешкин В.А., Калугин И.А., Козырев Ю.М., Пономарев А.В., Яблочко C.В. Аналитическое
исследование изменения цилиндрической формы поверхности в процессе горячего изостатического
прессования………………………………………………………………………………………
Охлопков Н.Л., Черемных С.В. О предельных поверхностях критических напряжений и деформаций
материала в решении задачи устойчивости круговой цилиндрической оболочки
при простых процессах…………………………………………………………………………………...
Журавлева А.В., Воронина Г.В. Мощность и кпд ударных механизмов III класса при автономном
приводе………………………………………………………………………………………………...
Моделирование технологических процессов
Крышень Е.В. Имитационное моделирование производственных процессов……………………..............
Елисеев С.В., Хоменко А.П. Теоретические основы динамического гашения колебаний в системе «объект
защиты – механическая цепь как дополнительная обратная связь с двумя степенями свободы»…..
Конструирование, расчеты, материалы
Букатый С.А., Лёшин Д.П. Расчёт стяжного вала компрессора ГТД семейства Д-30К методом эквивалентной
жёсткости……………………………………………………………………………………………..
Поляков Р.Н. Увеличение ресурса тяжелонагруженных опор валков прокатных станов за счет совмещения
подшипников качения и скольжения…………………………………………………..................
Радченко С.Ю., Дорохов Д.О. Анализ мер деформаций……………………………………………………….
Савин Л.А., Сливинский Е.В., Митина Т.Е., Пивоваров О.А. Повышение надёжности ГРМ тепловозного
дизеля за счёт снижения в нём ударных нагрузок……………………………………………………………
Сергиев А.П., Проскурин А.А., Логачев В.Н. Влияние эффекта Баушингера на листовую вырубку………...
Машиностроительные технологии и инструменты
Анисимов Р.В., Тарапанов А.С. Силы резания при зубодолбления колес с внутренними зубьями неэвольвентного
профиля………………………………………………………………………………………….
Бекташов Д.А., Крапостин А.А. Определение основных параметров надежности минералокерамического
режущего инструмента…………………………………………………………………............................
Сергиев А.П., Проскурин А.А. Проведение контрольных экспериментов для оптимизации нового
технологического процесса реверсивной вырубки листовых деталей…………………………………….
Приборостроение и биотехнические системы
Рабочий А.А. Повышение чувствительности преобразователей с датчиками, использующими резисторные
и ёмкостные сенсорные элементы…………………………………………………………………...
Руднев Д.О., Сычугов А.А. Алгоритм инициализации терминальных устройств в системах мониторинга
инфраструктурных объектов……………………………………………………………………………
Бондарева Л.А. Исследование нормальности распределения вероятности результатов измерения
биоэлектрических потенциалов растений………………………………………………………......................
Испытания, контроль, диагностика
и управление качеством
Пахолкин Е.В., Подмастерьев К.В. Интеллектуализация электрических методов трибомониторинга……….
Алалуев Р.В., Иванов Ю.В., Малютин Д.М., Плясов А.В.,. Распопов В.Я, Сидоров П.Г. Результаты испытаний
многооборотного электропривода для управления запорной арматурой трубопроводного
транспорта…………………………………………………………………………………....................................
Буйносов А.П., Тихонов В.А. Методика прогнозирования ресурса бандажей колесных пар локомотивов...
Гаврилина В.А. Процедура уточнения вкладов факторов в комбинации «высокоэффективная жидкостная
хроматография –метод главных компонент»……………………………………………………….
Захаров М.Г. Особенности функционального диагностирования подшипниковых опор электропараметрическим
методом…………………………………………………………………………………………….
119
125
136
145
152
104
108
115
86
94
99
54
59
67
75
82
41
46
3
8
14
22
30
37
Стр.1
Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии
Fundamental and Applied Problems
The journal is published since 1995
The journal is published 6 times a year
№ 5 (295) 2012
September-october
Editorial council
Golenkov V.A. Doc. Sc. Tech., Prof.,
president
Radchenko S.Y. Doc. Sc. Tech., Prof.,
vice-president
Borzenkov M.I. Candidate Sc.
Tech., Assistant Prof., secretary
Astafichev P.A. Doc. Sc. Lаw., Prof.
Ivanova T.I. Doc. Sc. Tech., Prof.
Kirichek A.V. Doc. Sc. Tech., Prof.
Kolchunov V.I. Doc. Sc. Tech., Prof.
Konstantinov I.S. Doc .Sc. Tech., Prof.
Novikov A.N. Doc .Sc. Tech., Prof.
Popova L.V. Doc. Sc. Ec., Prof.
Stepanov Y.S. Doc .Sc. Tech., Prof.
.
Editorial Committee
Editor-in-chief
Stepanov Y.S. Doc. Sc. Tech., Prof.,
honored worker of science of Russian
Federation
Editor-in-chief Assistants
Gordon V.A. Doc. Sc. Tech., Prof.
Kirichek A.V. Doc. Sc. Tech., Prof.
Podmasteryev K.V. Doc. Sc. Tech.,
Prof.
Member of editorial board
Babichev A.P. Doc. Sc. Tech., Prof.
Vdovin S.I. Doc. Sc. Tech., Prof.
Dmitriev A.M. Doc. Sc. Tech., Prof.,
Corresponding Member of RAS
Emelyanov S.G. Doc. Sc. Tech., Prof.
Zubarev Y.M. Doc. Sc. Tech., Prof.
Subchaninov V.G. Doc. Sc. Ph. - Math., Prof.
Ivanov B.R. Doc. Sc. Tech., Prof.
Kolesnikov K.S. Doc. Sc. Tech.,
Prof., Academician of RAS
Kopylov Y.R. Doc. Sc. Tech., Prof.
Malinin V.G. Doc. Sc. Ph.- Math., Prof.
Mulyukin O.P. Doc. Sc. Tech., Prof.
Osadchy V.Ya. Doc. Sc. Tech., Prof.
Panin V.E. Doc. Sc. Tech., Prof.,
Academician of RAS
Raspopov V.Ya. Doc. Sc. Tech., Prof.
Smolenzev V.P. Doc. Sc. Tech., Prof.
Responsible for edition
Grigorieva O.Yu.
Address
302020 Orel,
Naugorskoe Chоssee, 29
(4862) 41-98-48, 55-55-24, 41-98-03,
55-05-81
www.gu-unpk.ru
E-mail: met_lit@ostu.ru
Journal is registered in Federal Agency
of supervision in sphere of communication,
information technology and
mass communications. The certificate
of registration PI № FS77-47351 from
03.11.2011
Index on the catalogue of the «Pressa
Rossii» 29504
© State University – ESPC, 2012
of Engineering and Technology
The founder – The Federal State Higher Education Professional Institution
«State University –Education-Scientific-Production Complex»
(State University – ESPC)
Contents
Natural science
Malinin G.V. Development of the method for the calculation of the effective fieldstructural
stresses on the front of martensitic transformations………………………………………………….
Magomedov G.M., Yahyaeva Kh.Sh., Kozlov G.V. The dependence of the adhesion polymers from
their molecular structure……………………………………………………………………………….
Polandov YU.H. To the question about the explosion of the gas-air the mixture in a spherical
volume……………………………………………………………………………………………………
Goloveshkin V.A., Kalugin I.A., Kozyrev Yu.M., Ponomarev A.V., Yablochko S.V. Analytical study of
the change in the surface’s cylindrical form under hot isostatic pressing…………………………..
Okhlopkov N.L., Cheremnykh D.C. On the surfaces of the critical stress and deformation of the
material in solving the problem of the stability of a circular cylindrical shell for simple processes
Zhuravleva A.V., Voronina G.V. The power and efficiency of percussion mechanisms class III
when the offline drive…………………………………………………………………………………...
Process modeling
Kryshen E.V. Simulation modeling of production processes………………………………………….
Eliseev S.V., Khomenko A.P. Theoretical basis of dynamical absorbtion of oscillation in system:
«object of protection – additional feed-back control tie as mechanical chain»……………………..
Construction, calculation, material
Bukatyi S.A., Leshin D.P. Analysis of the coupling shaft of the gas turbine comressor of d-30 family
by the method of equivalent rigidity………………………………………………………………...
Polyakov R.N. Reliability improvement of rotor supports by combininig rolling-elements bearings
and fluid-film bearings…………………………………………………………………………….
Radchenko S.YU., Dorokhov D.O. Strain measures analysis……………………………………………
Savin L.A., Slivinsky E.V., Mitina I.E., Pivovarov O.A. Increase of reliability of the timing of locomotive
diesel engine due to the decline in the it loads………………………………………………...
Sergiev A.P., Proskurin A.A., Logachev V.N. The influence of Bauschinger’ effect on the sheet
cuttings.......................................................................................................................................................
Machine building technology and toolware
Anisimov R.V., Tarapanov A.S. Forces of cutting at gear shaping of sprockets with interior teeths
not involute the profile………………………………………………………………………………….
Bektasov D.A., Krapostin A.A. Determination of the basic parameters of reliability
mineralokeramicheskogo cutting tool………………………………………………………………….
Sergiev A.P., Proskurin A.A. The carrying out of a control experiment for the new technology
process optimization of the reversive punching of sheet articles…………………………………….
Instrument making and biotechnological system
Rabochiy A.A. Improving sensitivity transducer with sensors using and resistors capacitive sensor
elements……………………………………………………………………………………………...
Rudnev D.O., Sychugov A.A. Algorithm of initialization of terminal devices in systems of monitoring
of infrastructural objects…………………………………………………………………………...
Bondareva L.A. Research of the normality of the probability distribution of the results of measurement
of biopotentials plants………………………………………………………………………...
Tests, control, diagnostics and quality control
Pakholkin E.V., Podmasteryev K.V. Intellectualization of electric methods of tribomonitoring…….
Alaluev R.V., Ivanov Y.V., Malyutin D.M., Plyasov A.V., Raspopov V.YA., Sidorov P.G. The results of
the testing of part-turn actuator to control stopvalves of the pipeline transport…………………...
Buinosov A.P., Tikhonov V.A. Technique of forecasting of the resource of bandages of wheel pairs
of locomotives……………………………………………………………………………………………
Gavrilina V.A. Procedure for clarification of deposits in combination of factors, "high performance
liquid chromatography – principal component"……………………………………………...
Zakharov M.G. Features of functional diagnosing of bearings an electro parametric metod………
119
125
136
145
152
Journal is included into the list of the Higher Examination Board for publishing the results of thesises for competition
the academic degrees.
2 _______________________________________________________________________ № 5 (295) 2012
104
108
115
86
94
99
54
59
67
75
82
41
46
3
8
14
22
30
37
Стр.2
Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 539.374.02+574.4
Г.В. МАЛИНИН
РАЗВИТИЕ МЕТОДА ЭФФЕКТИВНОГО ПОЛЯ ДЛЯ РАСЧЕТА
СТРУКТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ФРОНТЕ МАРТЕНСИТНЫХ
ПРЕВРАЩЕНИЙ
В настоящей статье приведены результаты развития метода эффективного поля
структурно-аналитической мезомеханики материалов с эффектом памяти формы. Представлена
система уравнений для расчета фазового состава, структурных параметров и межфазных напряжений
на границе раздела аустенита и мартенсита при обратимых фазовых превращениях.
Ключевые слова: метод эффективного поля, структурные напряжения, фронт фазовых
превращений мартенситного типа, материал с эффектом памяти формы, структурноаналитическая
мезомеханика материалов.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из самых сложных проблем в физике прочности и механике пластичности является
расчет структурно-механических полей напряжений характеризующих взаимодействие, а
также взаимовлияние между структурными уровнями. Для расчета структурных напряжений
необходимо вводить соответствующие эффективные напряжения, отражающие специфику массопереноса
на каждом масштабном и структурном уровне. Развивается метод эффективного поля
для расчета структурных напряжений, возникающих на фронте фазовых мартенситных превращений
в материалах, обладающих эффектами памяти формы [1]. Особое внимание уделено
расчету межфазных напряжений, обусловленных анизотропией теплового расширения аустенита
()
A
ik
и мартенсита ()
M
ik
и аустенита Eikpq
из-за ненулевого следа тензора ()
A 1
, конечной величиной дисторсии превращения () (в частности,
M 1
Dik
Dik ), анизотропии упругой податливости мартенсита Eikpq
, разницей в коэффициентах теплового расширения и сжимаемости фаз, а
также структурных напряжений межчастичного взаимодействия, обусловленных механизмами
пластической аккомодации на фронте фазовых превращений за счет инициирования атермических
сдвигов или двойникования. Рассмотрим метод расчета структурных напряжений, возникающих
в материалах с эффектом памяти формы (ЭПФ) при термосиловом воздействии.
1 МЕЖФАЗНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ АНИЗОТРОПИЕЙ
УПРУГИХ И ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ
Следуя методике, изложенной в [1-4]], можно сформулировать кинетические уравнения
для расчета межфазных напряжений, вызываемых несовместностью температурных деформаций
аустенита и мартенсита:
T ik M E
,
0
2 m m 3 ΣΣ
A
A M A M M
A1Φ Φ Φ AΦ 1 Φ AΦ 1 Φ
0
ikpq pqmn
A1
1 2
AM
mn mn
2
M A
T ik
0
A1
M E
A2
mn mn
M
A
M A
ikpq
2 mm 1 2
mn
m A3
3
A
pqmn
m1
1
3
1
M
mn
1
mn mn m
D
№ 5 (295) 2012_______________________________________________________________________ 3
1 1
3
mn mn m
D
A
A
3
1
(1)
mn mn m
D
mn mn T Dmn mn m
A M
1
3
Стр.3
Естественные науки
A ФФmm
.
A
1
Здесь T ik
AM
ik
0 2Ф A
, T ik
MA
– скорости неориентированных микронапряжений на границах
раздела фаз мартенсита и аустенита, возникающие при прямом превращении аустенита
в мартенсит (АМ) (1) и при обратном (МА) превращении (2). Параметры А1, А2, А3 –
константы материала, отражающие вклад микро-, мезо- и макромасштабных уровней [1,2,4]
в значении
T , которые могут зависеть от среднего размера фрагментов, зерен, самоаккомодированных
групп зерен, например, согласно формуле Холла-Петча [4, 6].
Удельные значения мартенситной фазы на микро- (Ф), мезо- (Фm) и макро- (Ф)
масштабных уровнях определяются согласно [1,4,5] следующими соотношениями:
T H1 H T H 0
+H H T H T
H H
t D
S SD
m
r
0 D
mn
s dS 1;
и
A
dS dS dS ; 3
md
r D
D
D
mn
M
ik
где M
ik
,
E
ik , а также , – тензоры коэффициентов теплового расширения и коэффиA
M
ikpq
ik
A
A
mi nk
ikpq
циентов упругости мартенсита и аустенита, соответственно, выраженные в их кристаллографических
базисах;
ik и ik
ut
MM3
ikpq
l wm n ti lk mp nq
E
M n A при прямой мартенситной реакции иMA
ikpq (
n
;
1111
где M B / 1,2 ...,
n
1122
k
0
2
i 0
k
1111
k
k
k
0
m
i
,
;
,
i
n
1313
n
1331
n
3131
, 6,
2
1
5 ;
n
n
2323
n
2332
n
3232
2
1
n
6
(при n=A, , m=; при n=M, k=M, m=A),
4 _______________________________________________________________________ № 5 (295) 2012
1 ;
n
n
n
2222
2 ;
n
3333
3 ;
n
n
n
n
1212
1221
2121
2
1
n
4
АA3
ikpq
mi nk rp sq
f ml nf rg sh lfghE d .
ном превращении) – тензор, у которого отличны от нуля следующие компоненты:
n
– соответствующие направляющие косинусы.
f ua b wc d al bf cg dh lfghE d ;
(8)
(9)
при обратном мартенситmt
nl
ti
lk
SD dSD 1;
рассчитываются по формулам:
f
M
mr ns rp sq pq
f mp np pqd ,
A
3
f
;
TD
q
Здесь Ф0, ФН – постоянные материала, ограничивающие размеры образующихся кри0
0
сталлов,
соответственно мартенсита или аустенита. Средние значения коэффициентов теплового
расширения M
d ,
3
(6)
(7)
ik ik .
(4)
(5)
H MH MH MK T MH MK
1
AK AH A K AK AH
1 ;
(3)
2
1 2
3
1 2
(2)
Стр.4