ISSN 1680-9211ШУТУ

№4 (74) 2009

Қ.И. СӘТБАЕВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ¥ЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІНІҢ

/ М & 1Р 1ПЫ <ГЬ\У

* I \'А і

КАЗАХСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГОТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ИМЕНИ К.И. САТПАЕВА

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІП

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АЛМАТЫ

Л Ь

V

2009

СОДЕРЖАНИЕ

Науки о Земле

Карабадин У. С. ~ Разработка и оптимизация составов буровых растворов....................................................................................Бектенов М.Б., Акбасова А.Ж., Уразбвков А.К.Оценка влияния объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду........................................Бектенов М.Б., Акбасова AJK. ____ ,Основные задачи использования геоинформационной технологии экологического мониторинга натранспорте................................................................................................................................................................Джексенов М.К. ________Технология получения данных о металлоносности добываемых нефтей для повышения эффективности ̂̂эксплуатации нефтяных месторождений.............................................................................................................Карабалин У.С., Сериков Ф.Т., Оразбаев Б.Б.Подход к решению геоэкологической задачи Каспийского моря в связи с развитием нефтегазового ^комплекса...............................................................................................*......................................... Щ........Солтанбаев Х.Ж., Заппаров М.Р.Экологические аспекты строительства перехода нефтепровода через р. Урал методом горизонтально- ^направленного бурения...........................................................................................................................................Джексенов А/./ССпособ очистки грунтовых вод от радиоактивных изотопов на участках проведения испытания в _Атырауской области...............................................................................................................................................Тюменев С Д . « Проблемы управления водными ресурсами в Республике Таджикистан..........................................................М.С. МолдабековСовременное состояние строительства скважин в условиях Южного Мангышлака......................................

Технические науки

АйдосовА.А., АйдосовГ.А., ТойбаевС.Н. _____Моделирование взаимодействия балки (пластин, плит, полос) переменной толщины, лежащей нанеоднородном основании. Постановка задачи............... .....................................................................................Алексеев В.Д. л*Адаптивное обучение на основе смыслового содержания знаний.....................................................................Ахметкалиева С.К -, Анализ интересов участников транспортной системы на примере распределительной задачи.....................

Влияние угла наклона барабана на технологические параметры процесса сушки Са3(Р04)2 в барабанном агрегате со смешанным режимом термообработки в зависимости от фракционного состава материала..... ЭЬБайту реев А. М. ___ __ т г. .Влияние массовой скорости агента сушки на технологические параметры процесса сушки Са3(Р04)2зависимости от угла наклона барабанного агрегата со смешанным режимом ^ ̂термообработки.................................................................................. ............... ............................

^ І/ніл-я%г*г\0 U 14 К ооомКл ря п Г Б/1 Vijri&CO U.V/M ------- -- »... , rv\Расчет максимальной приземной концентрации загрязняющих веществ при горении (дворовых; ^контейнеров твердых бытовых отходов...............................................................................................................Мырзахметов М, Ауланбергенов Ә.Определение показателей водоснабжения фермерского овцеводческого хозяйства................................................Сыздыкбеков Н. Т., Омарова Т.К.Моделирование нестационарных процессов в дизельмеханической системе транспортных машин...........Жансеркеева З.А., Омарова Т.К.Обоснование и выбор динамической модели пространственного параллельного семизвенного ? $механизма............................... ................... ............... *...... .........................................

17*

Машеков С.А. Нуртазаев А.Е. Биякаева Н.Т. Удербаева А.Е.Численное моделирование методом конечных элементов ндс заготовки при протяжке в инструменте с ^цилиндрической рабочей формой......................................................................................................................Умбетова Ш.М. g ̂Техногенные отходы предприятий энергетики и пути их вторичной переработки ........................................Тойбаев С. Н.Параметры взрывов в ограниченной среде........................................................................................................Тусупова EJC., БайгуринЖ.Д. а- Анализ современного состояния добычи и кучного выщелачивания золота..................................................

89

100

104

Сыдыков А. О.О редметсодержащем техногенном промпродукте медного производства....................................................Кулнияз С. С.Анализ параметров конвейерного подъёмника.................................................................................................Поветпкин В.В., Нурмуханова А.З.Разработка новой конструкции, основ расчета и проектирования барабанного смесителя для бетонов и ̂̂строительных растворов.......................................................................................................................................Арыстанбаев К , Тенизбаев Е. . - - Разработка программного обеспечения для автоматизации дискового вакуум-фильтра...............................Тусупова BJC., Байгурин Ж ДАнализ воздействия горных работ и установок кучного выщелачивания золота на окружающую среду......................................................................................................................................................................Имангалиева Г. Е. 1 22 Определение продуктивности пласта при проведении гидравлического разрыва........................................

Физико-математические науки

Сатыбалдиев О.С. _Условие и полнота системы корневых векторов одного дифференциального оператора второго }2gпорядка.......................................................................................................................................... *..........Дуаметулы Б., Кусайынов С.Қ. j^3Силы в механике ......................................................................................................................Алексеева Л А , Укрттец ВЛ., Гирнис С.Р „Исследование напряженно-деформированного состояния подкрепленного двухслойной оболочкой тоннеля при ^действии бегущих нормальной и касательной нагрузок.........................................................................................Кусаинов СТ., Кусаинов А.С., Буктуков Н.С., Беделъбаева Г.Е., Токтамысов Е.И. ^Основы оптической информационной технологии..................................................................

Химико-металлургические науки

Акилъбекова Ш.К., Малдабаева Г.Ж., Ишанов CJC, Маймаков А. Т.Термодинамические исследования процесса сульфидирования сурьму- мышьяксодержащего полиметаллического сырья..................................................................................... ......................................Светличный Д. С., Доля Н.А., Ибраева Ж. К , Кудсшбергенов С.Е.Набухание и механические свойства композитных материалов на основе поли (акриламида) и ̂̂ микрочастиц каолина...........................................................................................................................

О тделение коэффициента диффузии при подземном скважинном вьодела^ании Ш Я Н Ц ......... 163Дарибаев Ж.Е., Кутжанова А.Н., Шалабаева Г.С Дуисекеевакинетики горения топлива методом Колмошрива-Ерофеева при термическом обжиге «остов .................. ^обогащения......... І ..................... ................... .....................

173

жэне ол қозғалыс бағытымен бірдей болғандықган, дене тыныштық үйкеліс күшшің * * *капай қозғалады Мысалы, адамдар алға қарай жүргенде аяқ-киімінщ табаны жолмен өзара әсерлесеотьшып оны кері қарай итереді, ал үйкеліс нэтижесінде пайда болған тыныштық үйкеліс күшінщбағыты ’ алға қарай бағыгпшған болып, соның нәтажесінде адам алға қарай қ м г з л а д ь і .ф л о с ы

I S S p m дөңгелектері мен жер арасында қозгалыс багъгшмен бір б а ш п ш .тыныштық үйкеліс күші пайда болып, сол үйкеліс күшінің әсерінен автокөлік алга карай қозғалыс алады. Сондықган тыныішық үйкеліс күші қозғалыс басталуына кедергшік жасайды жән

іп іа ііІ 1/ЛОГОПкІР ^ягкітмна каоама-каосы болады деп айтуға болмайды.

ӘДЕБИЕТТЕР

книгах: 1.механика : Учебное пособие для втузовw — — ^ ' —

рель/ACT, 2005. Жалпы физика курсы. Механика жэне молекулалык физика. 1-том. Алматы: Мекгеп

1977 ж.Койшыбаев, А. О. Шарыцбавв, Физика Алматы

Ж Алматы

ҚазҰТУ

S p i T а Күрманүлы, Физика. Механика. Теория, есетер, есеп шыгару тэсілдері. - Алматы

машина. Кинематика есегггерін шешу әдістері. Әдістемелік нұсқау. - Алматы: ҚазҰТУ, 2001.Жұбанов, Физиканың Алматы: Мектеп

Резюме

I данной работе подробно разъяснено значение силы, одной т аажных величин механики i>' 0 = ,а Г я 7 е І общее понятие, но и объясняются п о н и м а н и е ^

видов сил. Кроме того, в работе рассматриваются ражения, распространенные в широких массах.

аются некоторые ошибочные мнения

Summary

ті/лпJlXX u l v d l f v r, wolk tv>g meaning of force one of the important value of mechanics and whole physics is defied to- . —rk -*e meaning -un. me,nino of W e and interaction of different

tally. Not only generaltypes wrong opinions and formula

Ключевые слова: force, gravitational force, elastic force, deformation, resisting force, universalforce, compressive force, supporting force, velocity, acceleration.

Қ.И. Сәтбаев атындагыҚазақ ұлттыц техникалық университеті

Түскен күні 05.05.09 г.

УДК 539.3і

JI.A. Алексеева, В.Н. Украинец, С.Р. Гирнис

И ССЛЕДО ВА Н И Е Н А П Р Я Ж Ё Н Н О -Д Е Ф О Р М И Р О В А І^ Г О С ^ Т О Я Н В Д™ ш гм гтГ й г н н о г о ДВУХСЛОЙ Н ОЙ О БО Л О Ч К О Й ТО Н Н ЕЛ Я П РИ ДЕЙСТВИИ

БЕГУ Щ И Х Н О РМ А Л ЬН О Й И КА СА ТЕЛ ЬН О Й Н А ГРУ ЗО К

Задача модельная о дейетвии подвижной

ческую оболочку в упругой среде д л я ктоме передающей ка его поверхность нор-^ ____Г11 П к и ж Л Л П й й С Я ПО ГОННеЛЮ OUbwKl, n v p v Mработе [1]. Поскольку движущ ими ни

136 К,аз¥ТУ жабаршысы Ns4 >009

«ьмямко-математические науки

мальной нагрузки, за счет трения передает осевую касательную пействии данных нагрузокнапряженно-деформированное состояние (НДС) массива при совм й паботе на ос-Л и м м е ^ и ч н о г о вида н.неподкреш йнныйтоннель мелкого залож ения^' нове решения модельной задачи рассматривается действие подобных етрнщ нагоузок на двухслойную обделку тоннеля глубокого заложения.

Т и Т о Г з у ^ С ледован и й модельный подход, представим подкрепленный двухслойной обдежой тоннель глубокого заложения как цилиндрическую полость радиусом & в бесконечной,

упругой, И изотропной среде, отнесённой к неподвижной цилиндрическойкоординат (г, Ө, а), начало которой лежит на оси полости. Полость подкреплена Двухслойной

внутренним слоем которой является толстостенная/*0 . Условимся внутренний слой называть несущим, а внешний - ограждающим

слоем. В силу малости толщины ограждающего слоя можно принять, что он контактирует с окру­жающим упругим массивом вдоль своей срединной поверхности радиусом Қ . Контакт между слоя-

ипси и последней с массивом полагаем жёстким нутренней

оболочки радиусом R 2 в направлении оси Z с постоянной скоростью С (меньшей, чем скорости

распространения волн сдвига в несущем слое и массиве) движутся нормальная нагрузка стыо Р № ) и осевая касательная нагрузка интенсивностью P J & s\ Так как рассматривается устано­вившийся процесс, то картина деформаций стационарна по отношению к движущейся нагрузке. По­

этому удобно перейти к подвижной Z Өописания движения ограждающего слоя воспользуемся классическими уравнениями тео-

тонких

1 VqW2ц о

д 2и

1 + Уп ^ м0т12Д, дг\дв

+

дц

v 0)

оц 1 —У0 д 2и0ц | 1 + Ур д 2и0в | Ур ди0г 1—у о

2щ дӨ 2Д, дцдв дп 2Цр^о

у 0 ^от,

21

ч

Ро£Цо

0Өдп

+1 д 2и0Ө

R2 ЭӨ+

1 диО г 1 — Vо

■1 2 0Ө

R, дг\+

1 ди+ ' £ v *v 4 , + L " Vo)Po- ^

аө 1 2R21

оө2Ц0 дп2 +

UOr

2ц<Л

1-v

(1)

22 ц 0 һ

°-(ч .0

Здесь и и и0т| ’ 0Ө ’ “ Orперемещения точек срединной поверхности ограждающего

ЯJ С -/о I1 г=ЯI Я /я r=R>составляющие реакции несущего Л ,Ө ,г);

стг/2*компоненты тензора напряжений в несущем соответственно

коэффициент Пуассона, модуль сдвига и плотность материала ограждающего2 оператор

Лапласа.Для описания движения несущего слоя и упругого пространства

уравнениями теории упругости

1 1 І

и2чк

1 d2u 4 * , „graddivu* +-73-V u* =— —5 к -1,2 (2)

Эп2

индекс 1 относится к окружающей несущему

слою; М рь = c l c pk, M sk - с / сsk чі

распространения волн расширения

І

Маха р к Ш Ш

с sk

к

сжатия и сдвига- коэффициенты

ІЕ Ж ^ к°р°стисреде и несущем слое,зеона. O l — плотности. U t -

пространстваВыражая

и *

I V nv/ ivni^nw

grad ф ̂ + rot(cp2*е л ,+ rot rot(<p3*Cn (3)

Вестник КазНТУ N«4 МО» \

• Ф и зик а-м атем атик а ғы лы м дары

преобразуем уравнения (2) к виду3 2Ф д ,V 2<p,, = M l j = 1 ,2 ,3 , к = 1,2- <4>

дп 1 \

Здесь М 1к = М рк, М 2к * ЛГ3* = ■Применив к (4) преобразование Фурье по Г|, находим

VзФу* - m2Jk̂ 2<p'Jk = 0 , j = 1,2,3, Л = 1,2, (5)

2где V 2 - двумерный оператор Лапласа, mjk = 1 - Mjk, тХк = тРк, т2к — Щк = mSk,00

ф**(г,Ө,$) = |ф jk(г>Ө,г\)е ^dr\—00

Выразив компоненты напряжённо-деформированного состояния несущего слоя и массива через потенциалы ф д и применив преобразование Фурье по Т|, можно получить выражения для транс-

формант перемещений Uik и напряжений Gyk (к = 1,2, i , j = г ,Ө,Г]) как функции от ф д .Так как скорость движения нагрузки меньше, чем скорости распространения волн сдвига в не­

сущем слое и среде, то M sk < 1 (msk > 0) , и решения (5) можно представить в виде:- для массива

00ш

Фу1 = 1 L a nJK n ( k J \ r ) e(6,а)

Л=-00- для несущего слоя

Ф,*2 =п-~оо^ ( а ^ ъК ^ Ъ п г ) + а ^ п(кп г ) ) е м ' (6’б)

Здесь j = 1, 2 , 3 , kJX = |m ^ , kj2 = тиу2£ ; /„ (&r)> (fcr) - функции Бесселя первого и

второго рода от мнимого аргумента, ап1.....ап9 - неизвестные коэффициенты, подлежащие опреде-

лению.т : к v £ a f l g » f - / .

Подставляя (6,а), (6,6) в выражения для трансформант перемещений uik и напряжений <Jijk,

можно получить выражения для uik и с неизвестными коэффициентами для опре

деления которых следует воспользоваться граничными условиями.Применив к (1) преобразование Фурье по Г, и разлагая функции перемещений точек

поверхности ограждающего слоя в ряды Фурье по Ө , для П -го члена разложения получим

e ? M0mi + v 02W^ 0 M0nӨ “ 2 fV 0£ о МОиг ~ G q \ $ щ ~ 4 m \ R l

^О З^эО ^О яп ^2^0иӨ — ~ ^ о (^ л Ө ^пӨЛ ^ ^ ^/

лг ^ягЛ

где 8? = ОІ0 - 6q, S2 = Ро - е о» 8з “ Үо _ Б о»

а 0J = 2 d + v 01n 2 , Ро = ү 01£о + 2 « 2 , y j = X 2 feo + n 2 | + 2 » e o - v o i ^ o ^ 2

vM- l - v 0, v02=l + v0, Ms0 - c / c s0, с,о - J , X - 6 р2 ’ °о ^

J33 ҚазҮТУ жабаршысы Ns4 *009

• Физико-математические науки

Чту \P r j2( ° 9 * > " Ц ' j = r ) A r ' “ ° ™ _ коэффициен™ разложения

м* (Ө ,^ )= k m (Ө, л > в ряды Фурье по угловой координате Ө ( m - ц , Ө, г ) .

-0 0

Разрешая (7) относительно и 0пц, М0иӨ, и 0пг > находим

G,™0т\ й

п j= l( # л/ ^ ryRx )>

М0лӨі=1

3 /~QnjR\

(В)

u 0wJ=1

2 /_ и \2 /_ K \2 U P A2Здесь 5 Л = 8 |л| =(e1s2e3)2 - ( б ^ ) 2 - ( ^ г ) 2 “ (8з^з) + 2£і4г£з>

8л1 =(е2е3)2 -£ ? , 8Л2 =^і4г _ ^з8з> §лз = ” ^і^з)

&Ө1 = ^Ті2 ’ ^Ө2 = ( Е18 3 ) 2 “ Й > 5 ӨЗ = *(8 1 ” ^ 2 ^ 3 )

§ „ = -5 я з . Sr2 = - S 03 . ^ - ( в л У ^ б * ^ 2й> ^ 2 = 2 v 040j $ з - уоЛо".для и q nj Rx индекс j = 1 соответствует индексу Г|, j - 2 - Ө , j 3 г.

Для определения коэффициентов а п1,... ,а п9 воспользуемся следующими граничными уело

виями с учётом (6,а), (6,6) и (8):

при Г = R \ и д = U j 2> uJX = U qjV j = r, Ө, T|,

при r = R2 <7̂ 2 = Pr (Ө,£)> СТ/Ө2 = 0* a nj2 = Л| (®>£)’00

Г д » |£ ( а д ) « K ( 0 . n K ,5,,* i ’ га = г ' т'~ о о

Разлагая Р*т (Ө, в ряды Фурье по угловой координате Ө и приравнивания коэффициенты ря­

дов при е Ш , получим бесконечную (л = 0, ±1, ±2,...) систему линейных алгебраических уравнений

блочно-диагонального вида для определения коэффициентов а п1, . . . , а п9. После определения коэф­фициентов, применяя обратное преобразование Фурье, можно вычислить компонеиты нагфяженно-деформированного состояния среды и оболочки. При этом для вычисления интегралов Фурье можно использовать любой численный метод, если определители A „ fe e ) полученной системы уравнении

не обращаются в ноль, т.е. в случае движения нагрузки с докригической скоростью [3].2 С м о тр и м подкреплённый двухслойной обделкой теннель глубокого заложения в пород-

массиве с характеристиками: v, = 0,25, щ - ft = 4,0-10 МПа, р, =2,6-10 кг/м; с , - 1 В 1240,35 м/с [4]. Параметры обделки: внутренний (несущий) слой с радиусом внутренней по­верхности /?2 = Л = 1м И толщиной hc = R i - R 2 - бетон (v2 - 0,2, ц2 = 1,21*10 МПа, р2 » * •

2200 м/с), внешний (ограждаощи*) с ш Л -hrJR = 0,02; v0 = 0,3, Цо = 8,08-10 МПа, р0

интенсивностью Р. — Р

| _____ ] Исследуем напряжённо-деформированноебегущих с докригической скоростью с = 100м/с нор-

осевой касательной нагрузки (сил сухого трения) ин­

тенсивностью Р 1 0,2Р*, равномерно распределённых по нижней половине несущего слоя

(г = Кг = К, 90°£ Ө £ 270°) в интервалеВестник КазНТУ N24 2009 139

На рис. 1 - 3 в вертикальной диаметральной плоскости показаны кривые изменений осевых пе­

ремещений и ’ = к лц / Р в,м и напряжений ст;„ = о цл/ Р° , по нижним контакти­

рующим поверхностям бетонного слоя и массива (Ө = 180°) при раздельном действии нормальной (кривые 1) и касательной (кривые 2) нагрузок, а также при их совместном действии (кривые 3). Как видно, при простом нагружении графики перемещений и напряжений имеют симметричный и косо­симметричный вид (кривые 1, 2). При совместном действии нагрузок любой график (кривые 3) явля­ется результатом сложения симметричного и кососимметричного графиков, поэтому характер егоизменения имеет более сложный вид.

Рис. 1. Изменения перемещений (а) и напряжений (б) по внутреннейповерхности бетонного слоя оболочки

9 f

а

140 Қаз¥ТУ жабаршысы №4 2009

• Ф изико-м атем атические науки

Рис. 2. Изменения перемещений (а) и напряжений (б), (в) по наружной поверхности бетонного слоя оболочки

Вестник КазНТУ №4 2009 \ 141

• Ф иэика-м атем атика ғы лы м дары

в

Рис. 3. Изменения перемещений (а) и напряжений (б), (в) по контактирующей с оболочкой поверхности массива

Из анализа поведения кривых следует, что при больших динамических коэффициентах трения наибольшие изменения из рассчитанных без учета сил трения перемещений и напряжении в окрест­ности участка приложения нагрузки претерпевают осевые перемещения и,,. Так, при Л < 0 и r ~ R ,

Ur, возрастает в 2 раза, а при т| > 0 и г — 1,2R (рис. 2,а, 3 ,а) макси-наиболыдее перемещениемальное значение |кц| увеличивается в 5 раз. Полное совпадение графиков, показывающих изменения перемещений иц по контактирующим поверхностям оболочки и массива (рис. 2 ,3 ) свидетельствует о

выполнении граничных условий

ЛИТЕРАТУРА

1 nnrwvfi* я И Яействие подвижной нагтзки на пилиштоическую оболочку в упругой среде //Строительная• • « « W " ■ * — • * * j* * — % - - - г ” * € % M l « » *

механика и расчет сооружений. 1978, № 1. — С. 44-48.7 Үкпаинеи В.Н. Воздействие на тоннель мелкого заложения бегущих нормальных и касательных нагру-

Вестник КарГУ им. Е.А. Букетова. Сер. физика С. 56-60.Ержанов Ж. С., Айталиев Ш.М., Алексеева Л.А. Динамика тоннелей и подземных трубопроводов. Ал

Ата, 1989.240 с.4. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений в примерах

Резюме

Қуатталған екі қабатгы майнымалы цилиндрлік қабықшала куыс эрекетіне серпінді, жартылай кеңістіктендік реакциясы ішінде жүрген нормалдық жэне жанама қозғалмалы жүкгеменің әсері табылған. Осесимметриялық емес жүктеменің (нормалдық және бұрыс) қуатталған, төннелдің кернеулі-деформащмланған күйі зерттелген.

/ Summary

I noі u vII I I I

On the basis of this decision the tense-deformed condition of a deep tunnelaxisymmetric

Институт математики, ЛГУ Поступила 3. Об. 09 г.

142 ҚазҮТУ жабаршысы №4 2009