Научная

Научная активность А. Сладковского началась еще в школьные годы, когда в 1971 году он принял участие в научной конференции молодых ученых, которая проходила в Киеве.

Она продолжилась в студенческие годы. В 1976 и 1977 годах он принимал участие в студенческих научных конференциях Днепропетровского государственного университета. Представленные на них доклады, а также дипломная работа (1978) были посвящены проблемам контактного взаимодействия упругих тел.

Указанные исследования были посвящены изучению явления микроскольжения. Причем контактные задачи рассматривались как теоретически, так и экспериментально. Для моделирования микроскольжения при качении цилиндрических тел использовались методы теории функций комплексного переменного [1, 3] и метод конечных элементов [2]. Экспериментальная проверка полученных результатов выполнялась с использованием тензометрии [1, 3, 9, 12] на специальных экспериментальных устройствах [6, 14].

При помощи разработанных на основе МКЭ методик решались задачи определения зон микроскольжения при сжатии и сдвиге упругого прямоугольника [5, 11, 25].

При выполнении экспериментальных исследований был замечен эффект армирования тензорезисторами низкомодульных материалов. Была предложена методика корректировки показаний тензорезисторов на основе расчета с использованием МКЭ. В дальнейшем указанная методика послужила основой для разработки специальных тензометрических балок, способных задавать большие деформации, оставаясь в упругой области [7, 17, 42].

Коллективная научно-исследовательская работа "Исследование эффекта микроскольжения в узлах трения", которая в 1983 году была удостоена Первой премии ВСНТО [10], а также диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук (защищена в 1987 году) [18, 19], содержали обобщение указанных выше научных исследований.

Другим направлением научных исследований в эти годы было исследование оболочечных конструкций, которые используются для изготовления летательных аппаратов. При этом использовались разработанные выше методики экспериментальных (тензометрия) и теоретических исследований (МКЭ) [4] или теории оболочек [13, 16]. Недостатком тензометрии были измерения в отдельных выбранных местах, что не позволяло получить цельной картины деформирования всего рассматриваемого объекта. Голографическая интерферометрия позволяла устранить этот недостаток и позволяла проводить высокоточные измерения. Но ее недостатком было то, что полученные интерферограммы необходимо было еще расшифровывать, заменяя интерференционный портрет распределением перемещений поверхности объекта. В статьях [8, 15] описаны разработанные методики расшифровки интерферограмм и расчета оболочек из композиционных материалов.

В случае решения указанной выше задачи расшифровки возникает проблема определения нумерации интерференционных полос с целью последующего пересчета в перемещения соответствующих зон поверхности оболочки. Была предложена достаточно простая экспериментальная методика, которая позволила определять нумерацию полос [20, 21].

Начиная с 1987 г. А. Сладковски работал в Днепропетровском металлургическом институте (ДМетИ, в настоящее время Национальная металлургическая академия Украины – НМетАУ). Тематика научных исследований была несколько изменена, получив характер, связанный с металлургической продукцией, в частности, для железнодорожного транспорта (колеса и рельсы). Соответствующую группу исследователей возглавлял проф. В.П. Есаулов.

Во взаимодействии с известной школой киевских ученых из Института механики НАН Украины, которую возглавлял академик Я.М. Григоренко, была разработана методика использования теории оболочек вращения для расчета дисков цельнокатаных вагонных колес [30]. Была также разработана методика расчета колес с плоскими дисками постоянной толщины. Данная методика базировалась на использовании функций комплексного переменного. Такие диски используются для крановых колес [22, 31].

С учетом того, что железнодорожное колесо можно рассматривать как осесимметричный объект исследований, подверженный действию неосесимметричной нагрузки, для упрощения расчетов в условиях ограниченных в то время возможностей вычислительной техники, было предложено использовать полуаналитический МКЭ [24, 35, 36, 55].

В условиях ограниченных возможностей генерации КЭ-сеток весьма существенное значение имеет количество элементов по толщине колесного диска. Оценка точности решения была возможна при сравнении численного решения с использованием МКЭ и аналитического [32, 33, 90].

Еще одним направлением научных исследований А. Сладковского было изучение контактного взаимодействия в паре колесо – рельс. Для этого был разработан квазигерцевский подход при помощи которого удавалось оценить расположение зон контакта и величину напряжений в них при наличии одной либо двух зон контакта («одноточечный» либо «двухточечный» контакт) [28, 46, 50, 52, 60, 72, 80].

Очевидно, что одной из причин износа колес и рельсов является несоответствие профилей рабочих поверхностей колеса и рельса. Многочисленные изменения введенные в конструкции колес и рельсов, а также в конструкцию пути в целом, зачастую не способствовали снижению износа. Наоборот, многие изменения в железнодорожном хозяйстве привели к катастрофическому износу колес и рельсов в 80е – 90е годы ХХ века на системе железных дорог СССР, а затем СНГ. Соответственно, данные изменения и их влияние на износ изучались А. Сладковским [23, 34, 48, 54, 61]. Следует отметить, что рассматривалось изнашивание колес как для промышленного [72], так и для магистрального транспорта [71, 72]; как для пассажирского или грузового [74, 84], так и тягового подвижного состава [85, 94].

Большое значение для работоспособности колес и рельсов имеет металл, из которого они изготовлены, технология обработки и другие аспекты, которые могут быть изучены при металлографическом анализе рассматриваемых объектов. Такие исследования проводились при взаимодействии с группой ученых ДМетИ, которую возглавлял академик НАН Украины Ю.Н. Таран, а затем проф. С.И. Губенко. Соответственно, был проведен ряд совместных исследований, в результате которых изучены процесса изнашивания колес и рельсов, проведены обширные микроструктурные исследования колесной стали, намечены пути создания рациональных конструкций колес и рельсов [29, 51, 56, 63, 64, 70, 81].

Таким образом, на основе теоретических расчетов, анализа напряженно-деформированного состояния пары колесо рельс, численного моделирования, металлографического анализа, измерения износа колес и рельсов в условиях промышленного и магистрального железнодорожного транспорта, был создан ряд новых конструкций колес и рельсов, новизна и эффективность которых была подтверждена авторскими свидетельствами и патентами [26, 27, 44, 47, 57, 78].

Предложенные более износостойкие профили железнодорожных колес также нуждались в новых технологических решениях и новом инструменте для проведения восстановительного ремонта колес вагонов и локомотивов в деповских условиях. Разработка полного комплекта инструмента (копиры, шаблоны и контршаблоны) для различных колесотокарных станков [43, 62, 75, 77] и профильные фрезы для станков КЖ-20 различных модификаций [41, 50, 65, 68, 75, 77] позволила внедрить новые колеса не только в опытную, но и промышленную эксплуатацию.

Определенным препятствием на пути внедрения новых разработок была необходимость доказательства их безопасности при динамическом взаимодействии пути и подвижного состава. Были проведены исследования указанной динамики и моделирование движения как одиночной колесной пары с новыми профилями колес, так и вписывание тележек [49, 58, 59]. А. Сладковски принимал участие в натурных динамических испытаниях проводимых сотрудниками ДИИТ. Следует отметить также комплексный характер исследования железнодорожных колес с использованием МКЭ, который позволил учесть динамическое воздействие на колеса [66, 69, 70, 76, 82].

Значительный экономический эффект, полученный в реальных эксплуатационных условиях горно-обогатительных комбинатов, металлургических заводов и в ряде депо магистральных железных дорог, послужили доказательством эффективности предложенных конструкционных решений. Указанные выше научные, технические и технологические решения послужили основой для написания диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук [73, 74].

Комплексный характер проведенных исследований, разработанные методики и технологии могли послужить основой для применения такого подхода к другим техническим объектам. В частности, были изучены канатные блоки и барабаны, а также их взаимодействие с канатом. Данные исследования были использовании при написании нескольких статей и патентов, посвященных тематике подъемно-транспортных машин [37, 38, 39, 40, 45, 53].

Еще одним объектом исследований А. Сладковского стали зубчатые передачи. Методики исследования контактных явлений с использованием МКЭ были успешно применены для исследования напряженно-деформированного состояния при контакте зубьев эвольвентных передач [79, 83, 87, 101].

Начиная с 2000 года научная деятельность проф. А. Сладковского связана с Силезским техническим университетом. Это не означало кардинального изменения направления научных исследований или радикального изменения научных контактов. Определенные изменения касались сравнительно больших возможностей вычислительной техники в Польше или возможности применения экспериментальной техники для проведения измерений. Обмен опытом научных исследований Украины и Польши был взаимно полезен и способствовал развитию научных связей, освоению новых методик исследований и расширению поля научной деятельности. Например, исследования влияния термических напряжений при колодочном торможении вагонных колес были начаты проф. Сладковским еще в Украине по заказу Индийских железных дорог и продолжены в Польше [106, 109, 116, 118].

Применение МКЭ для решения контактных задач имеет определенные ограничения. Проблема заключается в том, что контактные задачи с заранее неизвестной областью контакта относятся к классу существенно нелинейных задач. Их решение требует использование итерационных подходов, что бывает достаточно сложно сделать при наличии очень густых сеток (пространственных). Было проведено тестирование с использованием классических решений и разработаны методики решения контактных задач для сравнительно редких согласованных КЭ сеток [125, 160].

Исследования контактного взаимодействия колес и рельсов имели определенные отличие от предыдущих аналогичных исследований в Украине в том, что изучались другие профили колес и рельсов, в том числе реальные, полученные в результате экспериментального сканирования изношенных колес и рельсов [114, 123, 126, 133, 134, 137, 141, 145, 148, 149, 150, 166].

Наиболее существенной работой, посвященной расчету контактных напряжений в паре колесо – рельс при помощи МКЭ оказалась статья [152], опубликованная в журнале Wear в 2005 году. Согласно списку цитируемости базы данных Scopus она была цитирована 37 раз и количество цитирований возрастает год от года.

В статьях [158, 185] проф. Сладковски продолжил моделирование явления микроскольжения с использованием МКЭ. Очевидно также, что указанные выше контактные явления имеют большое влияние на износ [205, 295].

В своих исследованиях контактного взаимодействия колес и рельсов проф. Сладковски продолжил взаимодействие с днепропетровской школой металлургов и металловедов. Сравнительный анализ структуры металла в приконтактной зоне позволяет проверить выводы КЭ расчетов [139, 146, 151, 164]. Монография [153] стала определенным итогом многолетних исследований контактного взаимодействия колес и рельсов.

Железнодорожные колеса имеют также другие поля напряжений, обусловленные контактным взаимодействием, которые возникают вследствие прессового соединения колеса и оси или при горячей посадке бандажа на колесном центре (для составных колес). Указанные технологические процессы являются весьма ответственными, поскольку от них зависит безопасность эксплуатации подвижного состава. Эти процессы и полученные в их результате поля напряжений анализировались в статьях [91, 92, 93, 97, 100, 112, 233].

Были продолжены также исследования влияния генерации КЭ-сеток на точность решения не только контактных задач, но и для железнодорожного колеса в целом [103, 112, 121].

Комплексный характер расчетов колес при помощи МКЭ, который позволяет учесть различные виды нагружения, стал основой для анализа напряженного состояния колес различных конструкций [95, 102, 124, 130, 131, 161]. При этом удалось оценить несущую способность колесных пар [244, 284, 289]. Результаты расчетов колес с использованием МКЭ проверялись экспериментально при лабораторных тензометрических испытаниях [104, 120, 162].

Начиная с 2000 года исследования зубчатых передач с использованием МКЭ были продолжены. Изменился объект исследований. Таковым стали зубчатые передачи локомотивов [122, 127, 129, 135, 142, 147, 165]. Рассматривался также тяговый привод локомотивов в целом [191, 192, 196, 230].

Численные методы использовались также для решения задач динамики подвижного состава. При этом проводился анализ как сравнительно небольших моделей (с малым числом степеней свободы), так и весьма серьезных моделей вагонов и пути с учетом различного типа неровностей, которые моделировались с использованием современных пакетов прикладных программ ADAMS/RAIL, UM, Medina, Vampire и др. [96, 99, 105, 108, 111, 115, 128, 136, 156, 157, 163, 182, 278, 297].

Еще одно направление научных исследований, связанное с подвижным составом, было обусловлено сотрудничеством с Восточноукраинским национальным университетом имени В. И. Даля (ВУНУ). Сотрудники данного университета предложили новые конструкции фрикционных гасителей колебаний для железнодорожных вагонов и локомотивов. Описанные выше методики расчета контактного взаимодействия с использованием МКЭ были успешно применены для анализа связанной задачи термоупругости для фрикционного взаимодействия элементов гасителя колебаний [168, 169, 174, 175]. Параллельно была решена технологическая задача пластического деформирования толстолистовой заготовки, что было необходимо для обеспечения производства деталей гасителя колебаний [159, 170].

Анализ термических напряжений, возникающих в деталях гасителя колебаний в процессе его динамической работы, приводит к необходимости использования достаточно мощных компьютеров. Одним из способов решения данной проблемы является параллелизация вычислений. MSC.MARC предоставляет возможность доменной декомпозиции, что делает вычислительный процесс более эффективным [236, 247, 249].

Подвижной состав не является единственным объектом железнодорожной техники, где находят применение методики разработанные или используемые проф. Сладковским. В частности, указанные методики были использованы для анализа напряженного состояния деталей стрелочных переводов [138, 143, 144, 154, 173]. Данные методики были использованы также для разработки измерительных устройств, предназначенных для регулировки стрелочных переводов.

Проводились также исследования напряженно-деформированного состояния рельсов сварных плетей при их взаимодействии с рельсовыми скреплениями. Учитывалось термическое нагружение таких рельсов, а также контактное взаимодействие с колесами подвижного состава [180, 181, 301, 309, 313, 326, 335]. При анализе прикрепленных к шпалам рельсов необходимо было иметь данные о механических характеристиках упругих прокладок. С этой целью проводились дополнительные экспериментальные исследования и расчеты с использованием МКЭ [183, 194, 198].

Инфраструктура железнодорожного транспорта – это также мачты светофоров. Для них также выполнялись расчеты с основанные на применении МКЭ [155, 167, 172].

Вполне очевидно, что разработанные методики использовались для анализа напряженно-деформированного состояния не только подвижного состава железных дорог или транспортной инфраструктуры. Например, исследовались упругие муфты [176, 177], детали и узлы подъемно-транспортной техники [201, 204, 231, 232] или средства внутрифабричного транспорта [203].

Подъемно-транспортная техника также нуждается в расчетах динамических систем. В работах [171, 210, 211] было проведено моделирование динамики мостовых кранов. Данные исследования проводились в комплексе с КЭ расчетами, описанными выше. В статье [258] исследовались соединения конвейерных лент, использующихся в условиях ГОКов. Правильность моделирования и анализа в конечном счета влияет на безопасность эксплуатации транспортных средств [262].

Большое внимание в статьях А. Сладковского уделяется анализу горных машин [331, 332, 333], способам транспортировки в шахтах [306, 314] или открытых карьерах [329].

Переход проф. А. Сладковского в 2006 году на кафедру логистики и промышленного транспорта, которую он возглавил в 2009 году, способствовал его заинтересованности проблемами логистики. Это привело к тому, что из года в год возрастает количество работ, посвященных логистике, которые выполнены им как в соавторстве, так и самостоятельно. В своих работах проф. А. Сладковски рассматривает различные проблемы логистики, которые часто граничат с другими отраслями науки.

Например, для Казахских железных дорог большой проблемой является разгрузки цистерн с вязкой нефтью. Особенно остро эта проблема стоит в зимний период. Совместные с КазНТУ технические решения опубликованные в работах [238, 251, 255], позволят решить указанную проблему.

В работах [197, 219, 220, 224, 229, 235, 259, 305, 307, 328, 334] был проведен анализ железнодорожных перевозок на маршрутах Восток – Запад. Проанализированы причины сравнительно недостаточной загруженности железных дорог. Указаны «узкие места» и предложены пути решения этой проблемы. Рассматривались также вопросы управления железнодорожным транспортом [276, 280, 300, 324, 325], интеллигентных транспортных систем [304, 310] или транспортировки продукции угольной промышленности по территории Польши средствами железнодорожного и автомобильного транспорта [237].

Большое внимание в работах А. Сладковского уделяется также автомобильному транспорту. Рассматриваются вопросы перевозки ненормативных грузов [189], автоматического сбора оплат при грузовых перевозках и их влияния на логистику автотранспортных предприятий [243, 257, 321], использования автотранспорта в глубоких карьерах [267, 298, 308], применения бортовых измерительных систем автомобилей [274, 277], контроля массы транспортных средств [283], качества дорожных покрытий [296].

Значительное место среди работ А. Сладковского, посвященных логистике, занимают статьи, связанные с промышленным и внутрифабричным транспортом. Например, различные аспекты транспорта на верфях [179], вопросы использования погрузчиков в портах [275], проблемы оптимизации складирования [234, 268, 286, 291, 293], рационализации транспортных процессов для предприятий пищевой отрасли [272], металлургической отрасли [209], угольной [215] или для отдельных предприятий и фирм [202, 212, 225].

В работах А. Сладковского также нашлось место анализу региональных транспортных и логистических проблем [178, 214, 241, 285], методам планирования доставок грузов [207, 240, 261, 292].

В настоящее время большое значение имеют проблемы рециклинга и утилизации. И если для средств автомобильного транспорта эта тематика достаточно развита, то для средств промышленного транспорта это еще достаточно новое направление [208, 216, 239, 242, 253].

Еще одним новым направлением исследований А. Сладковского была задача утилизации CO2. Для польской энергетики это весьма актуальная проблема. Ее логистические аспекты рассматривались в статьях [217, 226].

Следует отметить, что логистика имеет много направлений и вполне очевидно, что невозможно работать во всех. Тем не менее, среди работ А. Сладковского есть много статей посвященных общим проблемам логистики, управления транспортом и другим научным аспектам [216, 218, 223, 228, 256, 260, 263, 269, 270, 282, 330].

Проф. А. Сладковски является главным редактором или членом редакционных коллегий, председателем или членом научных и программных комитетов многих научных конференций и журналов. Он делится своим опытом в методических статьях, например, [288].

В 2010-2013 года являлся председателем научного совета Научно-исследовательского института подъемно-транспортной техники (DETRANS).

За свою научную деятельность проф. А. Сладковски неоднократно получал премии ректоров: Днепропетровского государственного университета (1983); Национальной металлургической академии Украины (1988); Силезского технического университета (2005, I степени; 2011, III степени; 2013, II степени; 2015, III степени).

Научная деятельность А. Сладковского была высоко оценена также на международном уровне. В 2013 году А. Сладковски был избран действительным членом (академиком) Российской академии транспорта. Сотрудничает с Уральским отделением РАТ.

В 2015 году Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля присвоил А.В. Сладковскому звание почетного доктора ВУНУ.

В 2016 годы был принят в члены Союза ученых Болгарии. Кроме того, в 2016 году он был принят в Федерацию научно-технических союзов Болгарии в качестве члена Клуба машиностроителей (территориальной организации научно-технических специалистов в Русе).

В 2017 году был избран Почетным членом Научного совета Института механики машин Национальной академии наук Грузии.

Таким образом, круг научных интересов и опыта научной деятельности проф. А. Сладковского является достаточно широким. Для достижения результатов описанных в статьях и монографиях он взаимодействовал с различными специалистами, организациями и предприятиями, и открыт для подобного взаимовыгодного сотрудничества в будущем.


Назад

Новости

Визит в Ригу

2019-08-24

18 – 23 августа 2019 г. состоялся визит проф. Александра Сладковского в Ригу. Факультет транспорта Силезского технического университета имеет давние контакты с рядом... подробнее

Рейс на Погории

2019-08-19

06 – 17 августа 2019 г. Александр Сладковски принял участие в рейсе на трехмачтовом паруснике (баркентине) Погория. Этот рейс был организован под названием «... подробнее

Летняя школа в Мариборе

2019-07-04

В начале июля 2019 профессора Александр Сладковски и Лукаш Конечны приняли участие в летней школе, которая проводилась в Университете Марибора в рамках проекта... подробнее

Transport Problems 2019

2019-06-29

24-25.06.2019 г. на Факультете транспорта Силезского технического университета состоялся VIII Симпозиум молодых ученых, которые проводят исследования в области широко... подробнее

Grey_077a Grey_201a Grey_204a Grey_168a Grey_216a2 Grey_133a Grey_177a2 Grey_082a
Grey_214a Grey_192a2 Grey_190a Grey_152a Grey_177a Grey_207a2 Grey_192a Grey_245a