Разработка рациональной методики расчета пружинных механизмов

Разработана методика расчета вращающихся деформированных пружин, основанная на использовании специального конечного элемента в форме одного витка (КЭВ) и имеющая существенные преимущества в сравнении с альтернативными подходами. КЭВ позволяет рассматривать практически все механические явления в пружинных механизмах, при этом он экономичнее традиционного стержневого элемента с прямой осью и приводит к хорошо обусловленным системам уравнений. Кроме того, математические и алгоритмические приемы, которые были апробированы при разработке КЭВ, могут быть в неизменном виде перенесены и на другие задачи, в которых деформируемые системы совершают большие повороты. В частности, прием раздельного хранения большой части поворота в виде матрицы и малой части поворота в виде вектора может быть полезен и в других задачах, так как полностью снимает проблему особых точек, известную в теории больших поворотов. Практически полное визуальное совпадение видеоэксперимента и анимации расчета свидетельствует о качественном соответствии результатов и адекватности предложенных уравнений и разработанных алгоритмов. Сделан вывод, что разработанная методика исследования динамики сильно деформированных (изогнутых) пружин прошла успешную экспериментальную верификацию. Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедры прикладной механики МГТУ им. Н.Э. Баумана и в расчетную практику инженерно-консультационного центра по роторной динамике «Альфа-транзит».