Хайрнасов К.З. Математическое моделирование конструкций из однородных и композиционных материалов и их поведение при различных внешних воздействиях // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. Серия: Механика предельного состояния. 2026. № 1(67). С. 213-218. DOI: https://doi.org/10.37972/chgpu.2026.67.1.013. EDN: WADNMY.

Автор(ы)

Хайрнасов К.З. — Московский государственный строительный университетORCIDeLibrary

Название статьи

Математическое моделирование конструкций из однородных и композиционных материалов и их поведение при различных внешних воздействиях

Название (англ.): Mathematical modeling of structures from homogeneous and composite materials and their behavior under various external influences

Индекс(ы) УДК

539.4, 359.374.5

DOI

10.37972/chgpu.2026.67.1.013

EDN

WADNMY

Ключевые слова

композиционные материалы; программы; статическое и динамическое нагружение; нелинейность; лопасти винтовентилятора; многостепенные динамические стенды; эксперименты

Аннотация

Изложены, разработанные автором, алгоритмы и программа исследования оболочечных конструкций из однородных и многослойных композиционных материалов при действии статических и динамических нагрузок, в геометрически и физически нелинейной постановках, позволяющей определять напряженно-деформированное состояние, собственные частоты, устойчивость, поведение при динамических воздействиях, а также решать задачи пластической деформации при штамповке. На основе разработанной программы, приведены примеры расчета конкретных конструкций: поведение тороидальных оболочек при динамических воздействиях, вопросы расчета и прогнозирования поведения конструкций и деталей при динамических воздействиях, в условиях глубокой вытяжки. Проведено исследование лопастей винтовентилятора авиадвигателей на основе метода естественно закрученных стержней при различном расположении основы композиционного материала, позволившее выработать рекомендации по оптимальному расположению композиционного материала с точки зрения прочностных и динамических характеристик. Разработана методология решения прикладных задач многостепенных динамических стендов полунатурного моделирования, впервые выполненных из композиционных материалов, заключающаяся в разработанном алгоритме комплексного расчета и исследования влияния структуры композита несущих слоев и заполнителя на жесткостные и частотные характеристики стендов. Разработан принципиально новый подход к исследованию динамических конструкций, имеющих компоненты, не адекватно реализуемые в методе конечных элементов: редукторы, подшипники, зубчатые венцы, двигатели, путем замены их стержневыми системами идентичными по жесткости. Разработаны алгоритмы и программы расчета жесткости редукторов, подшипников. Разработан и реализован метод численного решения и оптимизации компоновочных схем многостепенных динамических стендов полунатурного моделирования из однородных и композиционных материалов, состоящий в минимизации частотных характеристик в зависимости от жесткостных характеристик подшипниковых опор, редукторов и. т. д., позволивший получать модели стендов с высокими динамическими характеристиками. Проведено экспериментальное исследование натурных трехслойных композиционных цилиндрических оболочек при локальном нагружении, позволившее определить перемещения трехслойной оболочки и обжатие заполнителя по толщине.

Даты

Поступила: 10.03.2026; Принята: 19.05.2026; Опубликована: 01.07.2026

Страницы

213-218

Полная версия статьи

Скачать PDF

QR-код EDN

1. Образцов И. Ф., Вольмир А. С., Хайрнасов К. З. Тороидальные оболочки: запаздывающие катастрофы при динамическом нагружении // Доклады АН СССР. - 1982. - Т. 266, № 6. - С. 1343-1346.
2. Вольмир А. С., Хайрнасов К. З. Устойчивость тороидальных композитных оболочек // Механика композиционных материалов. - 1982. - № 3.
3. Хайрнасов К. З. Исследование частотных характеристик лопастей двигателей из композиционного материала // Вестник Чувашского государственного педагогического университета. Серия: Механика предельного состояния. - 2015. - 3(25). - С. 61-67.
4. Хайрнасов К. З. Исследование напряженно-деформированного состояния лопастей двигателей из композиционного материала // Вестник Чувашского государственного педагогического университета. Серия: Механика предельного состояния. - 2015. - 4(26). - С. 61-67.
5. Khayrnasov K. Z. Mathematical Modeling of Dynamic Stability of Shell Structures under Large Elastoplastic Deformations // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - Vol. 991. - P. 012042.  DOI: 10.1088/1742-6596/991/1/012042 EDN: VXRZMG
6. Khayrnasov K. Z. Mathematical Modeling of Shell Configurations Made of Homogeneous and Composite Materials Experiencing Intensive Short Actions and Large Displacements // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - Vol. 991. - P. 012043.  DOI: 10.1088/1742-6596/991/1/012043 EDN: VXRZMG
7. Khayrnasov K. Z. Methodology for Calculating the Stress-Strain State of a Robotic System Made of Composite Materials // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. - Vol. 675. - P. 012028.  DOI: 10.1088/1757-899X/675/1/012028 EDN: LNVDAY
8. Khayrnasov K. Z. Modeling and Determination of Frequency Characteristics of Robotic Structures Made of Composite Materials // Textile Industry Technology. - 2019. - 5(383). - P. 65-69. EDN: BCZRCL
9. Khayrnasov K. Z. Modeling and Calculation of Three-Layer Composite Floor Slabs // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - Vol. 1425. - P. 012168.  DOI: 10.1088/1742-6596/1425/1/012168 EDN: FNAVOZ
10. Khayrnasov K. Z. Robotic Systems: Optimization of Stiffness Characteristics // Amazonia Investiga. - 2020. - Vol. 9, no. 25. - P. 310-316.
11. Khayrnasov K. Z. Composite Materials in Aircraft Engine Blades // PNRPU Mechanics Bulletin. - 2022. - No. 1.  DOI: 10.15593/perm.mech/2021.4.02 EDN: ZSVDTC
12. Khayrnasov K. Z. Methodology for Modeling Mechanical Behavior and Determining the Complex Stress-Strain State of a Semi-Natural Modeling Stand Made of a Composite Material under Dynamic Loading // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. - 2023. - Vol. 101, no. 24. - P. 8080-8092.
13. Khayrnasov K. Z. Modeling, Calculation and Analysis of a Robotic Structure Made of Composite Material under Dynamic Influence // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. - 2023. - Vol. 101, no. 24. - P. 8127-8145.
14. Khayrnasov K. Z. Bearing Capacity of Building Structures Reinforced with Composite Materials // E3S Web of Conferences. Vol. 533. - 2024. - P. 02015.  DOI: 10.1051/e3sconf/202453302015 EDN: QRIZPO
15. Khayrnasov K. Z. Methods for Analyzing Robotic Systems Made of Composite Materials // International Journal of Engineering Trends and Technology. - 2024. - Vol. 72, no. 3. - P. 208-217.  DOI: 10.14445/22315381/ijett-v72i3p119 EDN: SMWOVV
16. Khairnasov K. Z. Modeling and Analysis of Robotic System Made of Composite Material // Mechanics of Solids. - 2025. - Vol. 60, no. 3. - P. 2112-2118.  DOI: 10.1134/S0025654425601855 EDN: EKYGYB

Авторские права и лицензия

© 2026 Автор(ы). Статья публикуется в открытом доступе на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» 4.0 Всемирная (CC BY 4.0), которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего указания авторства. Авторские права на статью сохраняются за авторами.