Традиционно сотрудники кафедры занимаются научно-исследовательской работой по следующим научным направлениям: 

Строительная механика и теория упругости

•  Разработка теории методов расчета упругих элементов, приборов и машин (стержни, пластины, оболочки) при статических нагрузках. Упругие элементы (стержни, пластины, оболочки) имеют очень широкое применение в самых разных областях техники. Особенно широко они распространены в приборостроении, где используются в качестве акселерометров, частотных датчиков, механических низкочастотных фильтров, аккумуляторов механической энергии, в информационно-измерительных и мехатронных системах. Задачами, связанными с расчетом упругих элементов приборов, кафедра РК-5 занимается с 1950 года. За цикл работ по теории и методам расчета упругих элементов авиационных приборов и внедрение методик расчета в практику проектирования канд. техн. наук, доцент Л.Е. Андреева удостоена в 1978 году Государственной премии.
•  Проектирование и расчет упругих чувствительных элементов, входящих в информационно-измерительные и управляющие системы. Расчет чувствительных механических элементов, предназначенных для передачи информации, требует нетрадиционных методов оценки их качества, так как они входят в системы передачи информации, где все элементы информационно-измерительных и управляющих устройств оцениваются по критериям теории информации. К таким нетрадиционным с точки зрения расчетов на «прочность» и жесткость упругих элементов задачам относятся оценки их качества с использованием терминов критериев теории информации. К ним можно отнести восстановление сигналов, проходящих через упругие чувствительные элементы, оценки искажения передаваемых сигналов (энтропия информации) из-за механических и диссипативных свойств материала упругих элементов и помех на входе. Поэтому разрабатывались метода расчета упругих элементов, позволяющие оценивать потери и искажения передаваемых сигналов (энтропию информации), вызванную как наличием случайных помех, так и физическими свойствами самих упругих элементов. Разработка численных методов расчета пространственно-криволинейных стержневых упругих элементов, приборов, машин и конструкций при статических нагрузках; численные метода исследования нетрадиционных задач устойчивости стержневых и оболочечных элементов конструкций с анализом бифуркаций состояния равновесия, когда потеря устойчивости может произойти относительно состояния равновесия, которое описывается нелинейными уравнениями.
•  В области теории упругости кафедра занималась и занимается развитием теории и методов расчета при статических нагрузках трехмерных элементов конструкции. Разрабатывают методы рвения задач статики элементов конструкций в линейной и нелинейной постановках. В основном разработка методов решения прикладных задач, относящихся к теории упругости, связана с проектированием различного типа сплошных амортизаторов для зашиты объектов от внешних воздействий (система амортизации транспорта, ракет, приборов, энергетического оборудования, автомобильных шин); с проектированием резино-кордных оболочек.

Прикладная теория пластичности и ползучести

(д.т.н. проф. Данилов В.Л.,   к.т.н.  доцент Зарубин С. В.)

Научно-исследовательская работа кафедры в области пластичности и ползучести связана со следующими направлениями.

•  Обобщение результатов экспериментальных исследований необратимого деформирования и разрушения металлических материалов, проводимых как сотрудниками кафедры, так и опубликованных в последнее время в научно-технической литературе. На основании этих исследований сформулированы определяющие уравнения состояния пластических и вязких тел, обладающих анизотропией физико-механических свойств, фазовыми превращениями, сверхпластичностью, кратковременной ползучестью, пористостью, эффектом памяти формы, радиационными, тепловыми и химическими эффектами, поврежденностью.
•   Формулировка математических моделей на основе установленных закономерностей прогрессивных технологических процессов, таких как непрерывная разливка стали ответственного назначения, газостатическая штамповка, прессование порошковых материалов, обработка давлением кристаллизующихся металлов, находящихся в твердо-жидком состоянии, индукционная закалка, термообработка. Исследования закономерностей ползучести и разрушения циркониевых сплавов позволили сформулировать концепцию безопасности эксплуатации топлива атомных электростанций.
•   Разработка численных методов расчета и эффективных алгоритмов и компьютерных программ на основе метода конечных элементов для анализа температурного, фазового, напряженно-деформированного и прочностного состояний неоднородных составных тел с изменяющимися границами при больших неупругих деформациях. Расширение возможностей сертифицированных коммерческих программных продуктов для решения связанных задач термопластичности, ползучести и разрушения тел.
•  Исследование в сотрудничестве с ВНИИМЕТМАШ и ЦНИИЧЕРМЕТ практических задач совершенствования конструкции оборудования, повышения его эффективности, надежности и качества продукции прокатного, штамповочного в металлургического производства. Патентование принципиально новых научно-практических решений. Разработки в области непрерывной разливки стали удостоены премии правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2003 год.
•   Разработка в рамках единого заказ-наряда Министерства образования и науки РФ, а также в сотрудничестве с ОКБ «Гидропресс», НИКИЭТ, ИМАШ РАН методов анализа и программного обеспечения для исследования термомеханического состояния активной зоны и корпуса реактора АЭС в случае аварии, связанной с потерей теплоносителя в первом контуре реактора, и для обоснования мер повышения безопасности реакторов типа ВВЭР-1000. За цикл работ по экспериментальному обоснованию математической теории ползучести профессор Н.Н. Малинин в составе коллектива был удостоен в 1990 году Государственной премии РСФСР. 

Теория колебаний и устойчивости

(д.т.н. проф. Нарайкин О.С.,  д.т.н. Воронов С. А,  д.т.н. проф. Гуськов С.А.,  к.т.н. Горбатовский А. А. )

Основные научные и прикладные проблемы в области теории колебаний и динамической устойчивости, которые разрабатывают на кафедре.

•   Численные методы определения комплексных собственных значений (неконсервативные задачи динамики) и собственных векторов. Методы определения критических значений следящих и мертвых сил при анализе статической и динамической устойчивости стержней. Исследование устойчивости стержневых элементов, когда потеря устойчивости происходит относительно нагружен ного состояния, которое определяется из нелинейных уравнений равновесия.
•   Теория и численные методы анализа напряженно-деформированного состояния упругих элементов при линейных и нелинейных нестационарных колебаниях, вызванных распределенными и сосредоточенными силами, кинематическим возбуждением, импульсными нагрузками.
•   Разработка численных методов приближенного решения систем линейных уравнений малых колебаний в частных производных.
•   Теория и численные методы исследования стационарных и нестационарных колебаний стержней, нагруженных сосредоточенными силами и моментами, имеющими локальные связи (с использованием обобщенных функций).
•   Численные методы определения собственных векторов при исследовании колебаний стержней, имеющих сосредоточенные массы и локальные связи.
•   Теория и методы расчета элементов конструкций, взаимодействующих с потоком жидкости или воздуха (задачи аэрогидроупругости). Расчет трубопроводов, заполненных потоком жидкости. Расчет стержней, взаимодействующих с потоком жидкости или воздуха с определением критических скоростей потока, при которых имеет место дивергенция или флаттер.
•   Теория и численные методы исследования задач динамики абсолютно гибких стержней. Приближенные методы исследования параметрических колебаний шлангов, заполненных потоком идеальной несжимаемой жидкости.
•   Теория и численные методы анализа технологических (динамических) режимов при обработке металлов резанием (вибрационная обработка металлов резанием; автоколебания инструмента, возникающие при обработке металлов резанием). За цикл работ по динамике старта ракет профессор В.А.Светлицкий в составе коллектива был удостоен в 1990 году премии Совета Министров СССР.

СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА И НАДЁЖНОСТЬ

Научно-исследовательская работа кафедры в области статистической механики и теории надежности механических систем связана с разработкой следующих тем:

•   Численные методы определения вероятностных характеристик компонент вектора состояния механических систем с конечным числом степеней свободы при стационарных и нестационарных колебаниях, вызванных случайными силами.
•    Приближенные методы определения вероятностных характеристик напряженно-деформированного состояния механических систем с распределенными параметрами (упругих элементов приборов, машин и конструкций, нагруженных случайными силами).
•    Методы расчета упругих элементов при действии случайных нагрузок с оценкой точности работы приборов и влиянием случайных воздействий на динамические характеристики. Анализ информационных свойств упругих элементов с оценкой искажений при передаче информации.
•    Теория и численные методы исследования нестационарных колебаний механических систем при действии случайных нагрузок с неполной статистической информацией.
•    Методы численного определения вероятности безотказной работы (надежности) упругих элементов при малом числе нагружений.
•    Методы численной оценки живучести элементов конструкций (развитие усталостных трещин при случайных воздействиях). Механика разрушений и экспериментальная механика Механика разрушения. 

МЕХАНИКА РАЗРУШЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕХАНИКА

 Научно-исследовательская работа кафедры в области механика разрушения и экспериментальной механики связана со следующими направлениями:

• Проведение экспериментальных исследований по изучению пластичности и ползучести инструментальных сталей в процессе термической обработки и получение уравнений состояния для неизотермического упруговязкопластического деформирования материала с нестационарной структурой.
• Создание математических моделей формирования структуры и остаточных напряжений в деталях в процессе термической обработки, сварки, наплавки и других видов термонагружения, основанных на решении связанной задачи термоупруговязкопластичности для материала с нестационарной структурой.
• Разработка численных итерационных методов и программных средств для определения коэффициентов интенсивности напряжений (КИН) по фронту дисковых трещин для объемных задач механики разрушения, основанных на методе сечений.
• Выработка подходов к оценке трещиностойкости и живучести темонагруженных деталей в процессе эксплуатации с учетом остаточных технологических напряжений.
• Разработка в конечно-элементной среде ANSYS математических моделей различных деталей с внутренними эллиптическими и внешними полуэллиптическими трещинами при разнообразных видах нагружения, в том числе и термонагружения.
• Создание основанных на методе конечных элементов программных средств для математического моделирования траектории распространения магистральной трещины обобщенного нормального отрыва в плоских и осесимметричных задачах теории упругости.