Аннотация
Поляризационно-оптический и конечно-элементный методы характеризуются визуализацией картин напряжений и деформаций во внутриконтурных точках моделей, нагруженных твердых тел. Дана сравнительная оценка этих методов. Комплексная оценка произведена сопоставлением объема теоретических знаний, необходимых для освоения методов, сложности подготовки моделей, достоверности моделирования граничных условий, а также сложности понимания закономерностей распределения напряжений и точности получаемых результатов. На примере моделирования пружинной детали верхнего строения железнодорожного пути – рельсового противоугона – наглядно показаны преимущества и недостатки оптической модели и конечно-элементной модели, построенной в Российском программном комплексе «WinMachine». Поляризационно-оптический метод может быть использован на начальном этапе моделирования для качественного анализа напряженно-деформированного состояния исследуемого объекта. Метод конечных элементов позволяет получить уточненные закономерности распределения напряжений и деформаций, полученные поляризационно-оптическим методом.
Ключевые слова:
поляризационно-оптический метод, метод конечных элементов, модель, сложность, точность, картины напряжений и деформаций
1. Белл Дж.Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. Часть II. Конечные деформации. М.: Наука, 1984. 432 с.
2. Металловедение и термическая обработка стали: Справ. изд. В 3-х т. / под ред. Бернштейна М. Л. , Рахштадта А. Г. 4-е изд., перераб. и доп. Т. 1. Методы испытаний и исследования. В 2-х кн. Кн. 2. М.: Металлургия, 1991. 462 с.
3. Мехеда В.А. Тензометрический метод измерения деформаций. Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2011. 56 с.
4. ГОСТ 21616-91. Тензорезисторы. Общие технические условия. Изд-во стандартов, 1991. 47 с.
5. Сухарев И.П., Ушаков Б.Н. Исследования деформаций и напряжений методом муаровых полос. М.: Машиностроение, 1969. 208 с.
6. Дюрелли А., Паркс В. Анализ деформаций с использованием муара. М.: Мир, 1974. 360 с.
7. Фрохт М. Фотоупругость. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений. М.: Гостехиздат, 1948. 920 с.
8. Воронцов В.К., Полухин П.И. Фотопластичность. М.: Металлургия, 1969. 400 с.
9. Даутов Р.З., Карчевский М.М. Введение в теорию метода конечных элементов: учеб. пособие. Казань: Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова–Ленина, 2004. 239 с.
10. Конев С.В. От закона Гука до APM FEM, интегрированного в систему КОМПАС : учебное пособие. Магнитогорск : МГТУ им. Г. И. Носова, 2024. - 1 CD-ROM. - Загл. с титул. экрана. - URL: https://host.megaprolib.net/MP0109/Download/MObject/22293 .
11. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М: Наука, 1979. 279 с.
12. Стружанов В.В., Бурмашева Н.В. Теория упругости: основные положения: учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. 204 с.
13. https://ru.wikipedia.org/wiki/Поляризатор.
14. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высш. шк., 1984. 384 с.
15. Шарафутдинов Г.З. Об основном законе фотоупругости // Вести Моск. ун-та. Серия 1: Математика, механика. 2012 №1. С.38-41.
16. Поляризационно-оптический метод моделирования. https://helpiks.org/3-2414.html?ysclid=mfjanh9m91811190110 .
17. КОМПАС-3D v17. Руководство пользователя. https://ascon.ru/source/info_materials/2018/04/KOMPAS-3D%20v17_Guide.pdf.
18. APM Studio. Руководство пользователя. https://apm.ru/downloads/188/APM-Studio.pdf?ysclid=mfj8ne2b2k951993365 .
19. APM Structure3D. Руководство пользователя. https://vestnik.bsau.ru/netcat_files/File/CIT/manuals/APM_WinMachine/APM_Structure3D.pdf18.
20. Аксёнов А.П. Математика. Математический анализ: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим специальностям. Ч. 2. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009.
21. Матрица Якоби и якобиан. https://vmath.ru/vf5/algebra2/dets/jacobian?ysclid=mfjqad9a9f660490325.
22. Исследование напряженно-деформированного состояния эксцентрикового кулачка методом конечных элементов / Конев С.В., Кенарь Е.В., Звягина Е.Ю., Огарков Н.Н., Козлов Р.А. // Теория и технология металлургического производства. 2025. № 2 (53). С. 58-64. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=82896173
23. ГОСТ 25.503-97. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие.
24. ГОСТ 32409-2013. Противоугоны пружинные к железнодорожным рельсам. Технические условия.
25. Пат. RU2032784 РФ, МПК E01B13/00 Устройства, предотвращающие перевод и угон рельсов/ Конев С.В., Кривощапов В.В., Пудов Е.А. и др.; заявитель и патентообладатель смешанное товарищество «Импульс 1», заявл.28.02.1992, опубл. 10.04.1995.