Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)


Для цитирования:

Дегилевич Е. А., Смирнов А. С. Колебания конечномерных моделей растяжимой цепной линии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2025. Т. 25, вып. 3. С. 332-344. DOI: 10.18500/1816-9791-2025-25-3-332-344, EDN: GTSNSZ

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
29.08.2025
Полный текст:
(downloads: 733)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
534.014
EDN: 
GTSNSZ

Колебания конечномерных моделей растяжимой цепной линии

Авторы: 
Дегилевич Егор Алексеевич, Институт проблем машиноведения Российской академии наук
Смирнов Алексей Сергеевич, Институт проблем машиноведения Российской академии наук
Аннотация: 
Настоящая статья посвящена исследованию собственных частот колебаний конечномерных моделей растяжимой гибкой цепной линии. Приводятся аналитическое решение для двухгантельной и трехгантельной моделей, а также результаты компьютерного моделирования двадцатигантельной схемы растяжимой цепной линии. В случае аналитического подхода применяется координатный метод решения, при котором расписываются координаты сосредоточенных масс гантельных схем в отклоненном положении. В случае численного подхода используется программный комплекс MSC.ADAMS, позволяющий анализировать статику, кинематику и динамику многотельных систем. Полученные результаты для рассматриваемых моделей растяжимой цепной линии находятся в хорошем качественном соответствии между собой. Кроме того, при рассмотрении предельных переходов от растяжимого варианта к нерастяжимому также наблюдается хорошая согласованность ожидаемых эффектов с найденными результатами. Для конечномерной двадцатигантельной модели нерастяжимой цепной линии с сосредоточенными параметрами проводится сопоставление первых трех безразмерных частот с частотами непрерывной модели, значения которых были найдены ранее. Наблюдается отличная схожесть результатов, подтверждающих применимость двадцатигантельной схемы для описания динамики цепной линии на низших частотах колебаний. Помимо определения частот, привычных для классической нерастяжимой цепной линии, проводится анализ новых «мигрирующих» частот, которые появляются вследствие возникновения дополнительных степеней свободы из-за учета растяжимости. Строятся частотные зависимости от параметра, характеризующего податливость цепной линии, что позволяет оценить, как быстро «мигрирующие» частоты перемещаются из высокочастотного диапазона в зону низших частот по мере ослабления жесткости цепи. Полученные формулы и рассмотренные модели имеют как теоретическую ценность, так и хорошую применимость для прикладных задач.
Список источников: 
  1. Меркин Д. Р. Введение в механику гибкой нити. Москва : Наука, 1980. 240 с.
  2. Chen G., Yang Y., Yang Y., Li P. Study on Galloping Oscillation of Iced Catenary System under Cross Winds // Shock and Vibration. 2017. Art. 1634292. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/1634292
  3. Liu Z., Song Y., Wang Y., Wang H., Gao S. The catenary vibration response of high-speed electrified railway considering horizontal wind // Proceedings of the 2013 International Conference on Electrical and Information Technologies for Rail Transportation (EITRT2013)-Volume I. Lecture Notes in Electrical Engineering. Berlin, Heidelberg : Springer, 2014. Vol. 287. P. 45–54. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-53778-3_5
  4. Hatibovic A., Kádár P. An algorithm for the parabolic approximation of the catenary applicable in both inclined and level spans // 2018 International IEEE Conference and Workshop in Óbuda on Electrical and Power Engineering (CANDO-EPE). Budapest, Hungary, 2018. P. 217–222. DOI: https://doi.org/10.1109/CANDO-EPE.2018.8601137
  5. Rawlins C. B. Effect of non-linearity in free large oscillations of a shallow catenary // Journal of Sound and Vibration. 2004. Vol. 273, iss. 4–5. P. 857–874. DOI: https://doi.org/10.1016/S0022-460X(03)00646-1
  6. Смирнов А. С., Дегилевич Е. А. Колебания цепных систем. Санкт-Петербург : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2021. 246 с. EDN: XIOEBN
  7. Klaycham K., Nguantud P., Athisakul C., Chucheepsakul S. Free vibration analysis of large sag catenary with application to catenary jumper // Ocean Systems Engineering. 2020. Vol. 10, iss. 1. P. 67–86. DOI: https://doi.org/10.12989/ose.2020.10.1.067
  8. Дегилевич Е. А., Смирнов А. С. Моделирование цепной линии и ее модификаций // Труды семинара «Компьютерные методы вмеханике сплошной среды» 2021–2022 гг. Санкт-Петербург : ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022. С. 24–41. EDN: QSUXMG
  9. Mwape C. J., Hong T. S, Wu W. B. Static Studies of a steel chain ropeway section using Msc Adams//AdvancedMaterials Research. 2011. Vol. 328–330. P. 1031–1036. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.328-330.1031
  10. Suvanjumrat C., Suwannahong W., Thongkom S. Implementation of multi-body dynamics simulation for the conveyor chain drive system // The 3rd International Conference on Mechatronics and Mechanical Engineering (ICMME 2016). 2017. Vol. 95. Art. 06006. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/20179506006
  11. Исполов Ю. Г. Вычислительные методы в теории колебаний. Санкт-Петербург : Изд-во Политехнического ун-та, 2008. 124 с. DOI: https://doi.org/10.18720/SPBPU/2/si20-160, EDN: QJUVVH
Поступила в редакцию: 
10.09.2024
Принята к публикации: 
12.10.2024
Опубликована: 
29.08.2025