Разработка торсионно-демпферных гасителей пляски проводов воздушных линий электропередачи сверх- и ультравысокого напряжения для обеспечения надёжности и безопасности транспорта электрической энергии (этап 1). Часть 1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЭЛАСТОМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГАСИТЕЛЕЙ ПЛЯСКИ ТОРСИОННО-ДЕМПФЕРНОГО ТИПА. Приложение 1. Методика оценки ядер ползучести и релаксации наполненных резин на основе параметрического метода асимптотического усреднения. Приложение 2. Алгоритм оценки коэффициентов эффективного упругого потенциала, определяющего упругое поведение резинового демпфера под нагрузкой. Часть 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИСТЕРЕЗИСА ЭНЕРГОРАССЕЯНИЯ ДЕМПФЕРНОГО УЗЛА ГАСИТЕЛЯ ПЛЯСКИ В УСЛОВИЯХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ КОЛЕБАНИЙ И НЕЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ С ГАСИТЕЛЯМИ В УСЛОВИЯХ ОБЛЕДЕНЕНИЯ. Часть 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ИСПЫТАНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ РЕЗИН, НАПОЛНИТЕЛЕЙ И ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

Цели: развитие методики оценки вязкоупругих ядер ползучести и релаксации наполненных резин на основе параметрического метода асимптотического усреднения, а также разработка алгоритмов оценки коэффициентов эффективного упругого потенциала, определяющего упругое поведение резинового демпфера под нагрузкой, и аналитико-численного подхода к определению ядер ползучести и модуля потерь наполненных резин. Были проведены экспериментальные исследования вязкоупругой эластомерной матрицы с учетом межфазного слоя, и показано, что поведение наполненного композита на её основе с высокой степенью точности описывается трёхчленным рядом Дирихле по экспонентам. Применение фрактального анализа дало возможность получить оценки геометрических и механических параметров межфазного слоя и агрегатов частиц наполнителя для эластомерных композитов в случае их наполнения наноразмерными частицами сажи, шунгита, а также углеродными нанотрубками, которые прямыми методами исследования нельзя было получить. На основе развития метода асимптотического усреднения для уравнений термовязкоупругости с быстроосциллирующими коэффициентами в параметрическом пространстве, где в отличие от традиционного подхода вводится дополнительный параметр, соответствующий зависимостям характеристик материала от температуры, были сформулированы алгоритмы оценки эффективных характеристик исследуемых эластомерных композитов с квазипериодической структурой. Это позволило дать оценку вязкоупругих ядер ползучести и релаксации на основе численно-аналитического решения задачи на ячейке для функций быстрых переменных с возможностью учёта зависимости этих характеристик от температуры. Также, используя этот подход, был получен потенциал упругой энергии такого композита, который описывается в главных осях тензора деформаций Коши - Грина. Для эффективной реализации разработанного алгоритма были получены специальные представления функций быстрых переменных в областях с включениями сферической и цилиндрической формы, что позволило разработать эффективный аналитико-численный подход к определению ядер ползучести и модуля потерь наполненных резин на основе экспериментальных данных, процедуры асимптотического усреднения и обращения интегрального преобразования Лапласа. По результатам проведенных исследований была составлена конечно-элементная модель кручения цилиндрического резинового демпфера, использующая данные по оценке механических и реологических характеристик эластомерных вязкоупругих композитов, которая с учетом условий работы демпферов в гасителях колебаний на линиях электропередачи позволяет оптимизировать состав наполнителя по размеру и объёмному содержанию под конкретную работу этих демпферов. Предложена математическая модель для описания гистерезиса различных физических зависимостей, в том числе диаграмм деформирования при нестационарных колебаниях механических систем. Выполнено моделирование колебаний гасителя низкочастотных колебаний маятникового типа. Предложен алгоритм анализа эффективности энергорассеяния гасителей колебаний. Разработана математическая модель низкочастотных колебаний проводов ЛЭП, позволяющая моделировать пляску проводов и оптимизировать расстановку гасителей в пролётах ЛЭП для наиболее эффективной их работы. Проведен анализ исследовательских испытаний экспериментальных образцов У-1 и У-2. В связи со специфическими условиями эксплуатации гасителей пляски ТДД необходима разработка специальных рецептур резиновых смесей, используемых для изготовления упругих элементов демпфирующих узлов, с использованием нестандартных наполнителей и модификаторов. Для изготовления элементов демпфирования предложено использовать эластомерные материалы с высоким уровнем тепловых потерь и высокими значениями прочности. В качестве наполнителей предложено применять подготовленные по специальной технологии минеральные наполнители, в частности шунгит и продукты переработки рисовой шелухи.