The energy approach application for the behavior analysis of the non-idealized mechanical and hydromechanical systems

Abstract

Енергетичний підхід до аналізу поведінки механічної системи полягає у будуванні функціоналу енергії, екстремальні точки якого досягаються на множині деяких функцій, що характеризують дійсний стан цієї системи. Вказані функції водночас є розв'язками системи диференційних рівнянь, що описують поведінку розглядуваної механічної системи в рамках силового підходу. Визначення енергетичних функціоналів дозволяє формулювати адекватну модель довільної механічної чи гідромеханічної системи, що охоплює істотні особливості енергообмінних процесів у взаємодії її окремих складових. Подальша апроксимація функцій стану є підвалиною будування аналітичних та числових розв'язків відповідних класів задач. Для структурно неоднорідних механічних систем із істотними дисипативними властивостями застосування енергетичного підходу пов'язується із формулюванням варіаційних нерівностей щодо функціоналу енергії, записаного для ексергії та анергії досліджуваного об'єкту. Представлений енергетичний підхід є прийнятним для постановок та розв'язування широкого класу задач щодо визначення стану структурно неоднорідних неідеалізованих механічних та гідромеханічних систем, які перебувають у реальних незворотних дисипативних процесах. Ключові слова: функціонал енергії, незворотні процеси, варіаційні нерівності, ексергія та анергія Вступ. Енергетичні аспекти взаємодії матеріальних тіл Фізичний стан будь-якого матеріального тіла визначається його енергетичним ресурсом-сукупністю механічної, внутрішньої, поверхневої, хімічної енергій, енергії електростатичного, електромагнітного поля тощо. Енергетичний ресурс в повній мірі детермінує здатність такого тіла до внутрішніх трансформацій, а також тип його взаємодії з іншими матеріальними тілами. Академіком Л. І. Сєдовим сформульовано постулат [1], згідно якого енергія є основною характеристикою стану будь-якого матеріального об'єкту, з якої отримуються всі інші його характеристики. Процес взаємодії окремих матеріальних об'єктів викликає обмін енергіями між ними, перерозподіл повної та питомої енергії з одночасним взаємним перетворенням окремих видів енергії. Ці обмінні та трансформаційні процеси відбуваються у відповідності до закону збереження енергії [2-4]. Істотною особливістю взаємодії матеріальних об'єктів є передавання частини енергії тілом із більшим енергетичним ресурсом тілу з меншим енергетичним ресурсом, згідно із другим законом термодинаміки [4,5]. В процесі такого передавання реалізуються енергетичні трансформації, які є мірою його незворотності. Енергія за означенням є скалярною величиною, однак закладена в цьому скалярі інформація щодо структури об'єкта, його реологічних особливостей та геометричної конфігурації, специфіки взаємодії між собою окремих складників такого об'єкта тощо, дозволяє визначати із неї істотні як скалярні, так і векторні й тензорні характеристики станів та процесів у досліджуваних об'єктах-матеріальних точках, твердих тілах, однорідних і структуризованих суцільних середовищах, полях. Тому застосування енергетичного підходу до аналізу поведінки багатокомпонентних матеріал...

Розвиток Наукових Засад Енергетичного Підходу У Лісотехнічній Освіті

“…Загальне відношення параметрів стану за силового та енергетичного підходів під час формування фізичної та математичної моделей об'єкта дослідження, розв'язування задач практики, вказано на схемі (рис. 1), сформованій на підставі систематизації, викладеній у (Machuga, & Jakhno, 2018 Розвиток методології досліджень, яка ґрунтується на енергетичному підході, базується на формулюванні варіаційно-енергетичного принципу, а саме: дійсний стан чи процес, у якому перебуває матеріальний об'єкт, відрізняється від усіх інших кінематично можливих станів чи процесів тим, що за дійсного стану чи процесу енергія об'єкта набуває стаціонарного (екстремального) значення. Енергетичний ресурс (енергія) такого об'єкта, записаний з урахуванням структурних особливостей деформування складників цього об'єкта, фізикомеханічних характеристик та умов контактної взаємодії окремих компонент об'єкта між собою та із зовнішніми контактними і деформаційними чинниками, є функціоналом енергії системи E. Математичний запис сформульованого вище варіаційного принципу має такий вигляд:…”