System approach in a generalized assessment of the vibrational interactions’ dynamic features of the elements of transport and technological objects under coherent force loadings

Authors

  • Andrey Vladimirovich Eliseev Irkutsk State Transport University
  • Roman Sergeevich Bol'shakov Irkutsk State Transport University

Keywords:

mechanical oscillation system, structural mathematical modeling, external connecting disturbances, connectivity coefficient, frequency function of zeroing, dynamical absorption of oscillations, dynamical conditions, dynamical forms of interactions

Abstract

The methodology of structural mathematical modeling is being developed to solve the problems of the dynamics of technical objects under vibration loading by coherent effects of a force nature. The purpose of the study is to develop a methodological framework for assessing and controlling the set of dynamic features of a mechanical oscillatory system, taking into account the coefficient of connectivity of external force disturbances, viewed as a variable tuning parameter. Within the framework of the methodology of structural mathematical modeling of a mechanical oscillatory system used as a design scheme of a technical object, it is compared with a structural diagram of a dynamically equivalent automatic control system. To build estimates of dynamic features, methods of automatic control theory, Laplace integral transformations, and graph theory are used. Using the example of a mechanical oscillatory system with two degrees of freedom, an approach has been developed to assess the totality of generalized dynamic features represented by states and modes of interactions in the form of oriented graphs viewed as peculiar invariants persisting at certain frequency intervals of external force disturbances. It is shown that connectivity coefficient of external perturbations, considered as a variable parameter of the system, has the potential to influence the significant dynamic properties of a mechanical oscillatory system, which are integrally expressed by the number of dynamic features in the form of dynamic interaction modes, resonances and states of zeroing the oscillation amplitudes of object coordinates whose dynamic condition is to be evaluated.

Author Biographies

Andrey Vladimirovich Eliseev, Irkutsk State Transport University

Ph.D. in Engineering Science, Associate Professor of Department «Mathematics»

Roman Sergeevich Bol'shakov, Irkutsk State Transport University

Ph.D. in Engineering Science, Associate Professor of Department «Operation Management»

References

Махутов Н.А. Безопасность и риски: системные исследования и разработки. Новосибирск : Наука, 2017. 724 с.

Стиславский А.Б., Цыгичко В.Н. Формальная постановка задачи обеспечения безопасности транспортного комплекса // Труды Института системного анализа РАН. 2009. № 41. С. 26–42.

Хохлов А.А. Динамика сложных механических систем. М. : МИИТ. 2002. 172 с.

Clarence W. de Silva. Vibration. Fundamentals and Practice. Boca Raton : CRC Press LLC, 2000. 957 p.

Harris С. М., Сrеdе C.E. Shock and Vibration Handbook. New York : McGraw-Hill Book Со, 2002. 1457 p.

Копылов Ю.Р. Динамика процессов виброударного упрочнения. Воронеж : Научная книга, 2011. 569 с.

Елисеев С.В. Прикладной системный анализ и структурное математическое моделирование (динамика транспортных и технологических машин: связность движений, вибрационные взаимодействия, рычажные связи). Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2018. 692 с.

Eliseev S.V., Eliseev A.V. Theory of Oscillations. Structural Mathematical Modeling in Problems of Dynamics of Technical Objects. Series: Studies in Systems, Decision and Control. Vol. 252. Cham : Springer International Publishing, 2020. 521 p.

Методология системного анализа в задачах оценки, формирования и управления динамическим состоянием технологических и транспортных машин / С.В. Елисеев, А.В. Елисеев, Р.С. Большаков и др. Новосибирск : Наука, 2021. 679 с.

Елисеев С.В., Миронов А.С., Выонг К.Ч. Динамическое гашение колебаний при введении дополнительных связей и внешних воздействий // Вестн. Донск. гос. техн. ун-та. 2019. Т. 19. № 1. С. 38–44. DOI 10.23947/1992-5980-2019-19-1-38-44.

Karnovskii I.A., Lebed E. Theory of Vibration Protection. Switzerland : Springer International Publishing, 2016. 708 p.

Хоменко А.П., Елисеев С.В., Ермошенко Ю.В. Системный анализ и математическое моделирование в мехатронике виброзащитных систем. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2012. 288 с.

Dynamics of mechanical systems with additional ties / S.V. Eliseev, A.V. Lukyanov, Yu.N. Reznik et al. Irkutsk : Publishing of Irkutsk State University, 2006. 316 p.

Елисеев С.В., Ермошенко Ю.В. Сочленения звеньев в динамике механических колебательных систем. Иркутск : Изд-во ИрГУПС, 2012. 156 с.

Елисеев А.В. Особенности взаимодействия материальной частицы с вибрирующей поверхностью в зависимости от дополнительной силы с неудерживающей связью // Междунар. журн. прикл. и фундамен. исследований. 2013. № 3. С. 9–15.

Выонг К.Ч., Миронов А.С., Елисеев С.В. Методологические подходы в формировании структуры и параметров вибрационного поля вибростенда // Наукоемкие и виброволновые технологии обработки деталей высокотехнологичных изделий : материалы междунар. науч. симпозиума технологов-машиностроителей. Ростов-на-Дону, 2018. С. 110–113.

Каргапольцев С.К., Елисеев С.В., Выонг К.Ч. Об особенностях установки и размещения вибровозбудителя технологической вибрационной машины // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 2 (42). С. 7–12. DOI 10.18324/2077-5415-2019-2-7-12.

Елисеев, С.В., Большаков Р.С., Ситов И.С. О влиянии избыточных связей между элементами на динамические свойства технических объектов // Системы. Методы. Технологии. 2020. № 2 (46). С. 7–11. DOI 10.18324/2077-5415-2020-2-7-11.

Механические цепи в задачах коррекции динамических состояний вибрационных технологических машин / С.В. Елисеев, С.К. Каргапольцев, Р.С. Большаков и др. // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2020. Т. 24. № 4 (153). С. 718–727. DOI 10.21285/1814-3520-2020-4-718-727.

Лурье А.И. Операционное исчисление и применение в технических приложениях. М. : Наука. 1959. 368 с.

Published

2022-03-31

How to Cite

Елисеев, А. В., & Большаков, Р. С. (2022). System approach in a generalized assessment of the vibrational interactions’ dynamic features of the elements of transport and technological objects under coherent force loadings. Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (1(73), 39-52. Retrieved from https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/523

Issue

Section

Machine construction and theoretical engineering