Концепция динамических инвариантов в оценке структурных особенностей механических колебательных систем

Елисеев А.В.

Иркутский государственный университет путей сообщения; Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск

Кузнецов Н.К.

Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск

Николаев А.В.

Иркутский государственный университет путей сообщения, Иркутск

Ключевые слова: структурное математическое моделирование, динамика вибрационных взаимодействий, связность силовых возмущений, формы взаимодействий элементов систем, динамические инварианты.

Аннотация. Работа направлена на создание научно-методологического базиса для решения задач повышения надежности и обеспечения безопасности эксплуатации железнодорожного транспорта в условиях увеличения нагрузок на колесную пару, значительного возрастания веса поездов при одновременном увеличении скоростей движения. Возникающая проблема связана с возрастанием уровня действия вибрационных процессов, формируемых неравномерностями, динамической жесткостью рельсового пути, неровностей рельсовых нитей, эффектами роста динамических нагрузок, возникающих между движущимися экипажами подвижного состава. Научно-методологические базис разрабатывается в рамках методологии структурного математического моделирования, основанной на сопоставлении механическим колебательным системам, используемым в качестве расчетных схем технических объектов транспортного и технологического назначения, эквивалентных в динамическом отношении систем автоматического управления. Развивается концепция динамических инвариантов, позволяющая построить разбиение бесконечного множества амплитудно-частотных характеристик передаточных функций системы на конечное множество классов, получивших условное название динамических инвариантов. Разработан подход для оценки изменений структурных особенностей механических колебательных систем с помощью изменения соответствующей совокупности динамических инвариантов.

The concept of dynamic invariants in the evaluation of structural features of mechanical oscillatory systems

Eliseev A.V.

Irkutsk State Transport University; Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk

Kuznetsov N.K.

Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk

Nikolaev A.V.

Irkutsk State Transport University, Irkutsk

Keywords: structural mathematical modeling, dynamics of vibrational interactions, connectivity of force disturbances, forms of interactions of system elements, dynamic invariants.

Abstract. The work is aimed at creating a scientific and methodological basis for solving the problems of improving the reliability and ensuring the safety of railway transport operation in conditions of increasing loads on the wheelset, a significant increase in the weight of trains while increasing the speed of movement. The emerging problem is associated with an increase in the level of action of vibration processes formed by irregularities, dynamic rigidity of the rail track, irregularities of rail threads, the effects of the growth of dynamic loads arising between moving crews of rolling stock. The scientific and methodological basis is being developed within the framework of the methodology of structural mathematical modeling. The methodology is based on the comparison of dynamically equivalent automatic control systems to mechanical oscillatory systems. Mechanical oscillatory systems are used as design schemes of technical objects of transport and technological purposes. The concept of dynamic invariants is being developed, which makes it possible to construct a partition of an infinite set of amplitude-frequency characteristics of the transfer functions of the system into a finite set of classes, conventionally called dynamic invariants. An approach has been developed to evaluate changes in the structural features of mechanical oscillatory systems by changing the corresponding set of dynamic invariants.