Результаты ежегодного конкурса студенческих работ 2025

 

Итоги ежегодного конкурса студенческих работ 2025

Подведены итоги ежегодного конкурса студенческих работ, организованного компанией НТЦ «АПМ». В конкурсе приняли участие студенты из разных вузов России, которые использовали программное обеспечение APM WinMachine, APM Civil Engineering и APM FEM для КОМПАС-3D для выполнения своих проектов. Традиционно к участию допускались курсовые и дипломные работы, а также инициативные и научные проекты студентов.

НТЦ «АПМ», как компания-разработчик прикладного инженерного софта (CAE), заинтересована в том, чтобы ее продукты были просты и универсальны, чтобы ими могли воспользоваться для решения самых разнообразных задач! Проведение подобных инженерных соревнований наглядно это демонстрирует, и, как мы надеемся, играет важную роль в формировании профессиональных навыков будущих специалистов.

Всего в этом году было представлено 18 работ из десяти ВУЗов. Среди них можно было найти самые разные темы, включая классические задачи по оценке прочности, жёсткости и устойчивости конструкций, а также новые направления, такие как: нелинейный анализ, расчет усталостной прочности и расчет трубопроводных систем.

По итогам работы конкурсной комиссии НТЦ «АПМ» было выбрано пять победителей, между которыми распределили одно первое, одно второе и три третьих места! Протокол конкурса

 

	Призовое место		Участник		ВУЗ		Наименование работы		Руководитель работы
	Первое		Лукьянчиков Александр Дмитриевич		ФГБОУ ВО "МГТУ ИМ. Г. И. НОСОВА		Моделирование получения заданной микрогеометрии на плоской гладкой поверхности стального листа		Звягина Елена Юрьевна, доцент Кафедры машин и технологий обработки давлением и машиностроения; Конев Сергей Васильевич, доцент Кафедры Механика
	Второе		Коминов Алексей Алексеевич		ФГБОУ ВО "УГГУ"		Разработка конструкции узла водоподготовки для выполнения буровых работ		Савинова Наталья Владимировна, к.т.н., доцент Кафедры горных машин и комплексов
	Третье		Жук Станислав Вадимович		ФГБОУ ВО "ВГУВТ"		Оптимизация конструкции погрузчика с двойным телескопом		Никитаев Игорь Владимирович, к.т.н. доцент Кафедры прикладной механики и подъёмно-транспортных машин
	Третье		Бессмертнов Дмитрий Валерьевич		ФГБОУ ВО "ВГУВТ"		Определение усталостной долговечности мостового крана		Никитаев Игорь Владимирович, к.т.н. доцент Кафедры прикладной механики и подъёмно-транспортных машин
	Третье		Усачёв Иван Сергеевич		ФГБОУ ВО ЯГТУ		Шасси легкое вездеходное		Попов Юрий Германович, к.т.н. доцент Кафедры Строительные и дорожные машины

 

В работе Александра Лукьянчикова «Моделирование получения заданной микрогеометрии на плоской гладкой поверхности стального листа» проведен «Анализ напряжённо-деформированного состояния пары микровыступ – полоса» при идеально-пластичном материале полосы.

 

	а)		б)		в)
	Рис. 1. Модель, исходные данные и результаты расчета уровня напряжений на выглаживаемой полосе

 

Для построения 3D-моделей использовался модуль APM Studio, рис.1а. Расчет напряженно-деформированного состояния проводился там же в рамках нелинейного расчета, в котором учитываются пластические деформации контактирующих деталей модели, рис. 1б. Расчет проводился за один шаг, разбитый на 10 подшагов, при установленной сходимости итераций 0,001. Установленная сходимость достигалась за 20-25 итераций. Карта нормальных напряжений в выступе с углом при условной вершине выступа   представлена на рис. 1 в.

 

	а)		б)
	Рис. 2. Диаграмма изменения напряжений в микровыступе при изменении угла при вершине выступа ; б – Влияние эксцентриситета сил на НДС микровыступа

В итоге было выполнено моделирование напряженно-деформированного состояния микровыступов прокатных валков и деформируемой полосы в условиях, соответствующих реальному режиму дрессировки автолиста. Проведено сравнение напряжений в микровыступах с трапециевидным сечением, сгенерированных в моделях выступ/полоса, с углами при условной вершине выступа 30 -  . Показано, что напряжение в точках контакта выступа с полосой неравномерно распределено по первоначально плоской поверхности контакта. Введен коэффициент неравномерности, позволяющий совместно с анализом деформаций формируемой микровпадины оценивать эффективность формы микровыступа.

Работа Коминова Алексея в части использования программного обеспечения НТЦ «АПМ» посвящена подбору оборудования и анализу металлоконструкции здания и трубопроводных систем станции водоподготовки (Рис. 3а).

 

	а)		б)		в)
	Рис. 3. Твердотельная модель каркаса здания станции - а; б – ее карта напряжений; в – модель одного из трубопроводов

 

В итоге был выполнен проверочный расчет металлической конструкции здания и трубопроводных систем в модуле APM Structure3D, входящем в состав CAE-системы APM WinMachine. Результаты расчёта подтвердили правильность выбора конструкции и основных несущих элементов здания станции. Запас по пределу текучести составляет 10 и более единиц, что соответствует техническому заданию. Устойчивость конструкции также имеет достаточный коэффициент запаса.

Дополнительно в работе проводился анализ действия комбинации загружений на нескольких трубопроводах. При этом было выявлено, что наибольшее напряжение приходится на наружный участок трубопровода. Это связано с большим перепадом температуры в помещении и снаружи. Поэтому в конструкцию трубопровода рекомендовано добавить изоляцию и кабельный обогрев.

 

Рис. 4. Пример карта эквивалентных напряжений (по Мизесу) для комбинации загружений трубопровода

 

В работе Станислава Жука выполнен расчет телескопического погрузчика на базе «Амкодор 535», поскольку именно эта машина часто получает рекламации пользователей. Гидроцилиндр телескопической части находится внутри стрелы и периодически выходит из строя. При его ремонте необходима разборка стрелы, что приводит к значительным затратам времени, рис. 5.

 

Рис. 5. Телескопический погрузчик Амкодор 535

 

Погрузчик с телескопической стрелой «Амкодор 535» предназначен для механизации погрузочно-разгрузочных работ и выполнения землеройно-транспортных работ на грунтах I - II категории. 

Погрузчик используется в промышленном, гражданском и дорожном строительстве, сельском и коммунальном хозяйстве, на железнодорожном транспорте и других отраслях. 

После создания 3D модели штока использовалась система прочностного анализа APM FEM, которая представляет собой интегрированный в КОМПАС-3D инструмент для подготовки и последующего конечно-элементного анализа трехмерных моделей (деталей и сборок). Подготовка геометрической 3D-модели и задание материала осуществляется средствами системы КОМПАС-3D. С помощью APM FEM моделировалось приложение нагрузок различных типов, указывались граничные условия, создавалась (автоматически) конечно-элементная сетка и выполнялся статический расчет (рис. 6). 

 

	а)		б)
	Рис. 6. Твердотельная модель штока погрузчика после наложения конечно-элементной сетки – а; карта эквивалентных напряжений –б.

 

Также в работе проводился анализ НДС ковша погрузчика. Модель из КОМПАС-3D импортировалась в модуль APM Studio (входит в состав системы APM WinMachine), где были выполнены все необходимые подготовительные действия и статический расчет.  Ниже приведены конечно-элементная модель и результаты расчета ковша погрузчика в одном из расчетных случаев (рис. 7).

 

	а)		б)		в)
	Рис. 7. а – Твердотельная модель ковша погрузчика; б – карта напряжений; в – карта суммарных перемещений

 

В работе Дмитрия Бессмертнова выполнен расчет усталостной долговечности мостового крана грузоподъемностью 5 тонн, выпускаемого на предприятии Завод «Красное Сормово» (Н-Новгород). Стержневая модель представлена на рис.8. Результат расчета НДС представлен на рис. 9.

 

Рис. 8. Стержневая модель металлоконструкции мостового крана

 

Рис. 9. Карта эквивалентных напряжений по Мизесу в конструкции крана

 

Усталостный расчет основывается на результатах испытаний эталонных образцов под симметричным гармоническим воздействием, что позволяет построить кривую Веллера (рис. 10).  Она демонстрирует зависимость напряжения, вызывающего 50%-ную вероятность разрушения от числа циклов нагружения. 

Учитывая различия между реальными компонентами и эталонными режимами их работы, важно применять соответствующие поправки при расчете усталостной прочности.  Один из таких корректирующих факторов — масштабный коэффициент, который учитывает увеличение числа дефектов в кристаллической решетке по мере увеличения размеров детали.  Дополнительные поправки становятся необходимыми, когда степень обработки поверхности эталонного образца превосходит таковую у реальной детали. Снижение качества обработки увеличивает концентрацию напряжений на поверхности, что в конечном итоге приводит к снижению усталостной прочности.

 

Рис. 10. Кривая усталостной прочности (Велера)

 

Асимметричное переменное нагружение корректируется с применением диаграммы критических амплитуд, позволяющей привести его к эквивалентному симметричному.  Для этой цели используются методики приведения Гудмана, Гербера, Зоденберга и Серенсена—Кинасошвили. Система APM WinMachine предоставляет возможность преобразования произвольного внешнего нагружения в эквивалентное симметричное нагружение.

 

 

Рис. 11. График распределения коэффициента запаса по усталостной прочности на элементах модели мостового крана.

 

Основной задачей данного исследования является оценка состояния (несущей способности) элементов металлических конструкций кранов, которые преодолели свой нормативный срок и имеют коррозийные повреждения.

Так как коэффициент запаса по усталостной прочности (рис. 11) в наиболее опасных сечениях металлоконструкции мостового крана составляет 2,845 можно сделать вывод, что дальнейшая эксплуатация крана возможна. 

 

В работе Ивана Усачева представлена разработка шасси мотовездехода высокой проходимости с приводом 4х4, двумя посадочными местами и неподвижным кузовом. Прорабатывалась металлоконструкция несущего каркаса, а также разрабатывался прицеп в качестве дополнительного оборудования с гидравлическим краном и лебедкой для перевозки груза. В итоге требовалось провести проверку конструкций на прочность.

Расчеты НДС всех конструкций были выполнены в программе КОМПАС-3D с помощью специализированного приложения - системы прочностного анализа APM FEM. Результаты расчетов отображены на рисунках 12 - 16.

 

Рис. 12. Конечно-элементная модель металлоконструкции крана.

 

Рис. 13. Карта эквивалентных напряжений по Мизесу в конструкции крана

 

Рис. 14. Карта эквивалентных напряжений по Мизесу, возникающих в раме прицепа

 

Рис. 15. Карта суммарных перемещений, возникающих в конструкции прицепа

 

Рис. 16. Карта суммарных перемещений рамы

 

По итогам выполненного расчета можно сделать вывод, что рама мотовездехода, прицепа и подъемный кран выдерживают нагрузки с достаточными для эксплуатации коэффициентами запаса. 

Наши коллеги по консорциуму «Развитие» - компания «АСКОН» - решили дополнительно отметить своими призами тех конкурсантов, которые выполняли курсовые и дипломные работы с использованием CAD системы КОМПАС-3D и приложения APM FEM для проведения расчетов напряженно-деформированного состояния. 

Призовые места в этой номинации распределились следующим образом:

	Место		Участник		ВУЗ		Наименование работы		Руководитель
	1		Генералов Давид Михайлович		ГБОУ ВО МО "ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"		Разработка конструкции фермы крепления полезного груза		Кучерова Тамара Борисовна
	2		Михеева Ирина Игоревна		МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХ		Исследование картонной упаковки с керамической кружкой как объекта моделирования		Суслов Михаил Вадимович
	3		Кудинов Егор Алексеевич		Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС		Моделирование и исследование конструкции устройства вибрационного точения методом конечно-элементного анализа		Владимиров Александр Андреевич

 

Помимо участников, занявших призовые места, хочется отметить и поблагодарить всех остальных конкурсантов:

	ВУЗ		Участник		Наименование работы		Руководитель работы
	ФГБОУ ВО "УГГУ"		Золотухин Всеволод Алексеевич		Выбор основных параметров установки для бурения на нефть и разработка конструкции буровой вышки		Савинова Наталья Владимировна
	ФГБОУ ВО "Курганский государственный университет"		Максимов Кирилл Анатольевич,  Шибанов Александр Сергеевич		Исследование напряженно-деформированного состояния плиты отвала комбинированной дорожной машины		Хомичев Алексей Сергеевич
	ФГБОУ ВО МИЧУРИНСКИЙ ГАУ		Истомин Иван Дмитриевич		Разработка конструкции рамы установки для промывки системы смазки двигателя с применением модуля APM Structure3D		Колдин Михаил Сергеевич
	МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХ		Кэлугэряну Семен Константинович		Исследование конструкции рамы листорезальной машины		Суслов Михаил Вадимович
	ГБОУ ВО МО "ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"		Османов Магомед Махмудапандиевич		Расчеты на прочность беспилотного летательного аппарата-разведчика, запускаемого с ускорением		Музалевская Алена Александровна
	ФГБОУ ВО "ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Л.Н. ТОЛСТОГО"		Бондарев Иван Алексеевич		Повышение качества проектных решений при разработке измельчающих машин ударного действия с использованием программного комплекса Apm Winmachine		Лукиенко Леонид Викторович
	Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС		Скрипцов Дмитрий Русланович,  Козлов Игорь Юрьевич		Проектирование и расчет универсальной траверсы		Шаповалов Антон Иванович
	Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС		Леонов Сергей Дмитриевич,  Болотских Анастасия Сергеевна		Разработка технологии и расчет приспособления для демонтажа и монтажа вала из колеса на роторном заборщике (соединение с натягом) без вывозки в ремонтный цех		Владимиров Александр Андреевич
	ФГБОУ ВО ЯГТУ		Лысюк Андрей Михайлович		Тележка для транспортировки контейнеров		Попов Юрий Германович
	ФГБОУ ВО ЯГТУ		Костюхин Андрей Алексеевич		Молот кинетический		Попов Юрий Германович

 

Представленные на конкурс работы затрагивают обширный перечень задач и областей применения. В них решаются реальные практические задачи с помощью программных продуктов APM WinMachine, APM Civil Engineering, APM FEM для КОМПАС-3D, выпускаемых нашей компанией. Мы выражаем благодарность всем участникам, и гордится тем, что наши программные продукты способствуют подготовке квалифицированных инженерных кадров!

 
С уважением и надеждой на продолжение плодотворного сотрудничества,
Коллектив НТЦ «АПМ»