Кафедра РК5 «Прикладная механика» в МГТУ им. Н.Э. Баумана занимается исследованиями в области механики деформируемого твердого тела, динамики и прочности машин, а также разработкой современных методов расчета и проектирования сложных технических систем.
Теория колебаний и устойчивости
Кафедра разрабатывает инновационные решения в ключевых направлениях:
- Кафедра разрабатывает инновационные решения в ключевых направлениях:
• Современные методы анализа устойчивости
• Разработаны методы расчета критических нагрузок для сложных систем в условиях статического и динамического нагружения
• Созданы методы анализа динамики комплексных нелинейных систем, определения предельных циклов и анализа их устойчивости, в том числе при случайном характере возмущений и хаотических режимах - Методы и алгоритмы решения комплексных задач теории колебаний
• Разработаны математические модели и численные методы анализа колебаний дискретных и распределенных систем при стационарных и нестационарных, импульсных и кинематических воздействиях
• Разработка алгоритмов и специализированных программных средств на основе метода конечных элементов и метода суперэлементов в области вычислительной динамики машин, приборов и аппаратуры, в том числе с применением высокопроизводительных параллельных вычислений
- Междисциплинарные связанные задачи теории колебаний
- Разработаны математические модели и методы расчета динамики конструкций в условиях нагружения внешним или внутренним потоком жидкости или газа
- Разработаны математические модели и методы анализа процессов биотехнологии, медицинских инструментов и технологий, микроэлектромеханических систем
- Разработаны методы анализа динамики технологических процессов обработки резанием
- Прикладные решения
- Экспериментальные исследования с целью определения частотных характеристик конструкций, модальный анализ
- Разработка систем регистрации и автоматизированной обработки экспериментальных данных о вибрационном состоянии конструкций
- Созданы методы идентификации и верификации математических моделей на основе вибрационных испытаний сложных конструкций
- Разработаны математические модели и методы анализа систем амортизации и виброгашения машин и строительных конструкций, роторных систем аэро-гидро-динамических подшипников, ультразвуковых медицинских инструментов, технологических процессов обработки резанием и других прикладных систем по заказам промышленных предприятий
Исследователи кафедры
• Чл. Кор. РАН, О.С. Нарайкин, проф. Воронов С.А., проф. Пановко Г.Я., проф. Белкин А.Е., доц. Наумов А.М., доц. Григорьев Ю.В. , ст.преп. Куць В.А., доц. Пошехонов Р.А., проф. Киселев И.А., доц. Вахлярский Д.С., доц. Жуков Н.А., доц. Богданова Ю.В., ст. преподаватель Овсянникова Е.Е., доц. Буда-Красновский С.В.
Теория прочности и механика разрушения
Кафедра разрабатывает инновационные подходы в ключевых направлениях:
- Современные методы анализа трещиностойкости и живучести
- Разработан двухпараметрический критерий разрушения для трещины нормального отрыва, учитывающий кроме КИН несингулярные Т-напряжения
- Разработан двухпараметрический критерий разрушения для трещины смешанного типа (тип I + тип II)
- Методы и алгоритмы решения комплексных задач механики разрушения
- Разработаны математические модели и численные методы анализа прочности деталей и конструкций, в том числе с учетом остаточных технологических напряжений, возникающих вследствие предварительного термонагружения
- Разработаны алгоритмы и основанные на методе конечных элементов программные средства, позволяющие оценивать трещиностойкость и живучесть деталей и конструкций, таких как термообработанные прокатные валки и железнодорожные рельсы, сварные трубопроводные системы
- Прикладные задачи
- Разработаны математические модели и методы анализа трещиностойкости и живучести деталей и конструкций, в том числе с нестационарной структурой
- Созданы методики проведения экспериментальных исследований с целью определения напряженно-деформированного состояния в окрестности вершины трещины
- Предложены методы идентификации и верификации математических моделей на основе проведения модельных опытов
Исследователи кафедры
Д.т.н., проф. Покровский А.М., д.т.н., проф. Разумовский И.А., к.т.н., декан факультета РК Шашурин Г.В., к.т.н., доц. Чернятин А.С.
Строительная механика и теория упругости
Кафедра разрабатывает инновационные решения в ключевых направлениях:
- Современные методы анализа тонкостенных конструкций
- Для элементов машин, имеющих форму пластин и оболочек, разработаны аналитические, полуаналитические и численные методы расчета напряженно деформированного состояния.
- Разработаны математические модели и численные методы анализа прочности и жесткости криволинейных стержней при малых и больших перемещениях.
- Методы и алгоритмы строительной механики
- Созданы современные вычислительные средства анализа прочности и жесткости тонкостенных конструкций, основанные на специализированных конечных элементах.
- Оформлены в виде пакета прикладных компьютерных программ эффективные алгоритмы расчета тонкостенных конструкций и стержневых систем: метод начальных параметров, метод ортогонализации, метод прогонки, метод сегментации, метод перемещений.
- Междисциплинарные связанные задачи строительной механики
- Разработаны математические модели и методы расчета оболочек, взаимодействующих с жидкостью или газом, которые пригодны для анализа конструкций из разных областей техники: автомобильные шины, пневматические амортизаторы, манометрические трубчатые пружины, пневматические конструкции из мягких оболочек и т.п.
- Разработаны методы анализа позиционных ошибок телескопов, вызванных деформациями деталей оптической системы телескопа.
- Разработаны математические модели и методы анализа процессов биомеханики и медицинских технологий, такие как биомеханика эритроцитов крови человека, офтальмология, стентирование и др.
Прикладные решения
- Выполнены экспериментальные исследования нагрузочных характеристик пневматических амортизаторов и массивных шин.
- Разработаны и внедрены алгоритмы коррекции позиционных ошибок телескопов Шмидта, предназначенных для создания фотографических обзоров звездного неба.
- Разработана и проанализирована методами строительной механики новая конструкция роторного движителя, состоящего из большой сетчатой оболочки и системы перекатывающихся роликов, предназначенная для освоения Крайнего Севера.
Исследователи кафедры
• Чл. Кор. РАН, О.С. Нарайкин, проф. Гаврюшин С.С., проф. Белкин А.Е., проф. Сорокин Ф.Д., доц. Одинцов О.А., доц. Наумов А.М., доц. Григорьев Ю.В., доц. Семенов В.К., доц. Ганыш С.М., доц. Буда-Красновский С.В., доц. Фомичева В.Ф., ст.преп. Никитин Е.А., ст.преп. Попков М.В., ст.преп. Сорокина А.Г.
Статистическая механика и надежность
- Статистическая динамика конструкций
- Уникальные алгоритмы расчета систем при случайных нагрузках
- Методы оценки точности работы механизмов в экстремальных условиях
- Теория надежности нового поколения
- Прогнозирование ресурса элементов при малоцикловых нагрузках
- Инновационные подходы к оценке живучести конструкций
- Информационная механика
- Анализ искажений сигналов в упругих элементах
- Решение задач при неполных статистических данных
Наши разработки задают стандарты безопасности в авиации, приборостроении и энергетике!
Ключевые преимущества:
→ Точные вероятностные прогнозы
→ Учет реальных условий эксплуатации
→ Комплексный подход к надежности
Прикладная теория пластичности и ползучести
🔬 Фундаментальные открытия
Созданы уникальные модели поведения материалов:
• Сверхпластичность и память формы
• Радиационно-термические эффекты
• Ползучесть циркониевых сплавов (решения для АЭС)
Государственная премия за теорию ползучести (1990)
🖥️ Цифровые технологии
Разработаны специализированные FEM-алгоритмы для:
• Анализа сложных термомеханических процессов
• Моделирования крупных пластических деформаций
Совместимость с ведущими CAD/CAE-платформами
Наши разработки переопределяют стандарты в энергетике и металлургии!
Нелинейная механика конструкций из композитных материалов
Кафедра РК5 МГТУ им. Баумана разрабатывает инновационные подходы к проектированию композитных конструкций:
🔬 Фундаментальные исследования
Созданы многомасштабные модели от микромеханики до макроуровня
Разработаны сложные уравнения состояния для:
• Эластичных матриц
• Эпоксидных связующих
• Современных армирующих элементов
🖥️ Вычислительные технологии
Применяются передовые методы МКЭ
Разработаны специализированные программные комплексы
Обеспечен переход от микро- к макромеханике композитов
🏭 Практические применения
Автомобильные шины нового поколения
Стеклопластиковые баллоны давления
Пневматические приводы и роботизированные захваты
Конструкции для транспортных средств высокой проходимости
⚕️ Медицинские инновации
Исследование свойств биокомпозитов
Разработка имплантатов и медицинских устройств
Наши разработки задают новые стандарты в аэрокосмической и медицинской отраслях!
Исследователи кафедры:
- профессор Ф.Д. Сорокин
- профессор А.Е. Белкин
Биомеханика
Специалисты кафедры ведут исследования и создают решения для новых технологий в здравоохранении по нескольким направлениям:
- Разработки для аддитивного производства
- Разработка теоретических и экспериментальных методов исследования механических свойств 3D-печатных полилактидных ламинированных композитов
- Создание моделей прогнозирования прочности и жесткости медицинского изделия на основе свойств филамента для аддитивно изготовленных полимерных композитов
- Исследование механики пористых скаффолдов
- Математическое моделирование для разработки новой медицинской техники
- Разработка численных методов оптимизации насосов вспомогательного кровообращения для минимизации повреждения клеток крови
- Разработка моделей деформирования отдельных клеток в потоке жидкости для теоретической оценки влияния систем вспомогательного кровообращения на организм пациента
- Разработка моделей роторной динамики насосов вспомогательного кровообращения с активными и пассивными магнитными подшипниками
.jpg)
Междисциплинарные связанные задачи биомеханики
- Разработка методов биомеханического анализа новых конструкций адгезивных мостовидных протезов из полиметилметакрилата на основе численного моделирования напряженно-деформированного состояния
- Разработка моделей деформирования электрочувствительных полимерных материалов для создания тканеподдержвиающих биоинженерных каркасов.
- Разработка численных методов анализа напряженно-деформированного состояния полимерных тканевых заменителей с использованием обратного проектирования на основе данных магнитно-резонансной томографии
Исследователи кафедры
• Чл. Кор. РАН, О.С. Нарайкин, проф. Пановко Г.Я., проф. Сорокин Ф.Д., проф. Гаврюшин С.С., ст. преп. Крупнин А.Е., доц. Овсянникова Е.Е., к.т.н. Банин Е.П., доц. Богданова Ю.В., доц. Подкопаев С.А., к.т.н. Скорюков С.В.