Preview

Вестник Донского государственного технического университета

Расширенный поиск
Том 14, № 3 (2014)

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

5-12 74
Аннотация

Формулируется задача выбора оптимальных координат переключения циклов обработки, при которых производительность управляемого процесса обработки является максимальной. Это некоторое уточнение задачи оптимального быстродействия применительно к процессам обработки резанием для случая, когда имеет место управление режимами обработки, обеспечивающим стабилизацию тех или иных условий резания. Приводится типичный пример такой задачи, связанный с необходимостью переключения циклов обработки для операции сверления глубоких отверстий спиральными свёрлами. Доказано необходимое условие оптимальности, которому соответствуют равные между собой минимальные значения скоростей. На этой основе предлагается методика вычисления этих скоростей, обеспечивающих минимум времени. Приводится конкретный пример для случая сверления глубоких отверстий малого диаметра (диаметр — 2,15 мм, глубина отверстия — 140 мм). Полученные результаты обобщаются на случай, когда решаются задачи управления любой эволюционной системой обработки резанием.

13-20 53
Аннотация

Утверждается недопустимость сравнения и совместной обработки условных вероятностей, вычисляемых с использованием известных модификаций формулы Байеса, учитывающих вполне определённое количество накопленных свидетельств. Данное утверждение обосновывается следующим образом. Ввиду неодинакового нормирования получаются результаты, приводящие к выводам, не соответствующим теоретико-вероятностным закономерностям. На примере конкретных исходных данных показано, что в случае использования традиционных формул отсутствует мультипликативный эффект: уменьшение апостериорных условных вероятностей каждой из гипотез при мультипликативном накапливании свидетельств оказывается неосуществимым. Предложены модификации формулы Байеса, учитывающие вполне определённое количество последовательно накапливаемых свидетельств, построенные с применением общего делителя, равного сумме значений всех нормируемых вероятностей, которые подлежат сравнению либо совместной обработке. В отличие от известных формул, ввиду корректного нормирования, получаются результаты, существенно более адекватные изначальным статистическим данным.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

21-28 79
Аннотация

The term Insert cross-sector technologies for the cohesive bonding of materials are summarized, such as welding, gluing, and soldering, without which modern technical products will no longer be displayed. Examples from different industries are considered. The economic significance in exemplary countries of Europe and the world is pointed out. The required personnel qualification and the international standardization are discussed.

29-36 61
Аннотация

Рассмотрена теоретическая модель расчёта температуры на рабочих поверхностях инструмента с фасонным профилем режущего лезвия. Получены аналитические зависимости для оценки температурного состояния передней поверхности резца (зуба фрезы) с эллиптическим профилем в нормальных сечениях. Теоретические расчётные зависимости учитывают влияние на температуру теплофизических констант материала инструмента и детали, условия теплообмена, а также характеристики деформаций срезаемого слоя, элементы режимов резания и геометрию инструмента (при точении и фрезеровании). Полученные численные результаты температур для инструмента из твёрдого сплава марки Т15К6 и быстрорежущей стали марки Р6М5 соответствуют экспериментальным данным и могут быть использованы для прогнозирования интенсивности износа и эксплуатационной стойкости фасонного инструмента, в т. ч. резцов, дисковых и червячных фрез.

37-44 69
Аннотация

Предлагаемая новая модель беспроводной сети датчиков может быть применена для оптимизации энергопотребления сети. Этому способствует оптимизация структуры связей между узлами, учитывающая ёмкость источника питания узла, объём собираемой и передаваемой узлом информации, а также энергетическую возможность связи между узлами и её количественную оценку. Использование данной модели позволит оптимизировать структуру энергопотребления в беспроводной сети с целью повышения времени её автономной работы. (Речь идёт о времени до первого отказа узла сети из-за исчерпания ресурса источника питания.) Представленная модель приводится в терминах теории графов. Обосновывается актуальность исследования. Описывается подход к решению поставленной задачи, основанный на решении соответствующей задачи линейного программирования. Рассматривается одна из реализаций решения в виде программы для ЭВМ. Описываются результаты компьютерного моделирования. Приводятся выводы, касающиеся применимости таких технологий на практике.

45-55 67
Аннотация

Работа посвящена развитию научных основ, методов и технологий первичного автоматизированного контроля регистрируемых данных при проведении геофизических исследований в скважинах. Решение вопроса о прекращении каротажа на определённой скважине зачастую связано с субъективными оценками экспертов. Авторы аргументируют необходимость использования автоматизированных средств обнаружения ошибок и контроля качества регистрируемых данных в процессе или непосредственно по завершению исследований. Приводится краткий анализ симптомов ненадёжности фрагментов записи. Предлагается алгоритм, использующий методы итерационного моделирования неполных данных с помощью многообразий малой размерности, для решения задачи оценки качества записи данных геофизических исследований скважин. Приводятся примеры, демонстрирующие высокую эффективность методов итерационного моделирования неполных данных с помощью многообразий малой размерности в задаче заполнения пробелов данных геофизических исследований, а также результаты численного эксперимента по решению задачи контроля качества данных электрического каротажа.

56-63 86
Аннотация

Выявлена необходимость чётко формулировать требования к учебным организациям, осуществляющим профессиональное обучение обслуживающего персонала пассажирских канатных дорог (ПКД) и предаттестационную подготовку специалистов по промышленной безопасности канатных дорог. Представлена «модель работника ПКД». Она отражает квалификацию и профессиональный уровень работника, его интеллектуальный потенциал, необходимые в современных условиях с учётом требований органов Ростехнадзора. Выявлены перспективы применения дистанционных методов обучения с помощью информационно-коммуникационных технологий, позволяющие существенно сократить издержки на подготовку специалистов. Таким образом, время обучения может быть распределено более целесообразно, повышается эффективность формирования профессиональных компетенций. Предложена и проанализирована программа «Инфоресурс-Аттестация», обладающая рядом конкурентных преимуществ. В частности, с её помощью проходить предаттестационную подготовку могут специалисты предприятий, территориально удалённых от учебного центра. При этом работать с программой можно в любое время, используя любое устройство (ноутбук, планшетный ПК, смартфон и др.). Уровень усвоения учебного материала повышается. Этому способствуют возможность регулярно общаться с тьютором или методистом (мобильная связь, электронная почта) и соответствующий контроль. Таким образом сокращается время обучения без отрыва от производства и существенно снижается его стоимость.

64-76 73
Аннотация

Описывается и обосновывается алгоритм оптимизации решения однородных распределительных задач теории расписаний. Он представляет собой модификацию известного в этой предметной области алгоритма Романовского — классического варианта метода ветвей и границ с односторонним обходом дерева решений. Проведено системное исследование этого алгоритма, которое позволило выявить причины увеличения времени его работы при обходе некоторых ветвей дерева решений. Это даёт возможность предложить свободную от выявленного недостатка модификацию, названную комбинационно-модифицированным алгоритмом Романовского. Сущность данной модификации заключается в следующем. В процедуре решения распределительной задачи избирательно пропускаются те правила, этапы и шаги, которые приводят к перебору на исполнителях наборов заданий, заведомо повторяющих проверенный ранее результат. Сущность нового алгоритма поясняется примером. Приводятся результаты статистически представительных исследований. Они позволили продемонстрировать возможности алгоритма на распределительных задачах высокой размерности. (Решение таких задач классическим алгоритмом невозможно из-за ограниченных временных ресурсов.) Результаты обработки этих решений показали, что новая модификация не позволяет решить проблему NP-полноты распределительных задач, но обеспечивает ресурсно-временной выигрыш, связанный с существенным снижением показателя степени экспоненциальной модели роста среднего времени решения.

 

77-87 61
Аннотация

Рассмотрен механизм подъёма воды в ксилеме, который позволяет описать распределение воды в растениях с учётом их анатомического строения, архитектурной формы и воздействующих внешних факторов. Выдвинуто предположение, что основным механизмом продвижения воды в растениях является капиллярный подъём. Основная движущая сила, поднимающая воду до вершины растения, — поверхностное натяжение в менисках капилляров. Установлено, что условием подъёма воды в растениях является, во-первых, наличие горизонтального перемещения воды. Во-вторых, суммарная площадь поперечного сечения капилляров должна увеличиваться от комля к вершине. Показано, что высоту растений определяет количество боковых ветвей, а также наличие поперечных пластинок со сквозными отверстиями в сосудах ксилемы. Приведено объяснение механизма автоколебательного режима транспирации растений на малых временных интервалах.

88-95 62
Аннотация

Рассмотрена методика дискретного управления непрерывным объектом на примере двигателя постоянного тока. Предлагаемая методика позволяет упростить процесс выбора желаемых свойств синтезируемой системы управления, свести нахождение управления к стандартной задаче решения системы линейных уравнений с учётом ограничений-неравенств на каждом шаге дискретизации по времени. Желаемые свойства синтезируемой системы задаются с помощью эталонного переходного процесса. Используется квадратичный критерий качества, характеризующий отклонение переходного процесса от эталонного в равноотстоящие моменты времени. Такой подход позволяет в реальном масштабе времени управлять объектом с учётом ограничений как на управляющее воздействие, так и на фазовые координаты системы управления. При этом можно добиться отсутствия перерегулирования и колебательности.

96-102 66
Аннотация

Рассматриваются методы учёта влияния различных составляющих погрешностей технологической системы на процесс обработки для достижения требуемого качества изделия. Описана возможность реализации контроля наследуемых и оперативных факторов на основе использования интеллектуальных систем управления. Предлагается методика оценки геометрической точности детали, новизна которой заключается в анализе совокупного влияния факторов, что является более информативным по сравнению с оценкой влияния каждого из них. Представлен алгоритм программы расчёта функции распределения координат пути движения режущего инструмента, используемый для оценки попадания в допустимый диапазон. Приведён пример применения методики расчёта возможных погрешностей, в том числе, влияния отклонения фактической траектории режущего инструмента от заданной программой ЧПУ при обработке детали на многооперационном станке.

103-110 63
Аннотация

Представлены результаты исследований по установлению зависимости пористости газотермических покрытий от параметров лазерного излучения. На первом этапе решения задачи на основании аналитических зависимостей описано воздействие лазерного излучения на поверхностные слои газотермического покрытия. При этом учитывается его несплошность, вызванная наличием открытых и закрытых пор. Показано, что для уменьшения пористости покрытия под воздействием лазерного излучения необходимо создавать на поверхности покрытия температуру в интервале «температура плавления — температура кипения». Вызванное повышением интенсивности излучения увеличение температуры выше указанного диапазона приводит к испарению поверхностных слоёв покрытия вплоть до его полного удаления в зоне термического воздействия. На втором этапе проводились экспериментальные исследования: предварительно напылённые газотермические покрытия двух типов обрабатывались лазером. Исследовались покрытия на основе металлических (ПН 85-Ю-15) и неметаллических (Al2O3) компонентов. Изменения пористости оценивались количественно с помощью разработанной в среде Visual Studio 2008 программы обработки изображений, путём попиксельного сравнения микроструктуры площадей, занимаемых порами и материалом покрытия. Установлено, что воздействие лазерным излучением приводит к снижению средней пористости газотермических покрытий. Пористость покрытия на основе сплава ПН 85-Ю-15 снижается с 17 % в исходном состоянии до 5–8 % после лазерной обработки. Соответствующие показатели для керамического покрытия Al2O3 — 24,5 % и 15–18 %.

111-117 64
Аннотация

Описана методика выбора материала электрода, который используется при нанесении электроискровым методом покрытия на поверхностный слой металла. В основе данного подхода — исследование механических свойств покрытия методом наноиндентирования. Построено распределение микротвёрдости покрытия по глубине для ряда исследованных материалов. В качестве второй характеристики материала при индентировании использован индекс пластичности, отражающий структурное состояние материала. Величина H/E также используется для характеристики способности материалов к износу при трении. Для оценки сопротивления материалов пластической деформации была использована качественная сравнительная характеристика — соотношение H3/E2. На основе анализа полученных результатов сделан обоснованный выбор материала электрода, создающий покрытия с достаточно высокими механическими свойствами. Актуальность исследования обоснована преимуществами электроискрового легирования (ЭИЛ), которое является эффективным методом воздействия на поверхностные слои различных деталей.

118-126 64
Аннотация

Показано, что существующие процессы диффузионного хромирования характеризуются рядом недостатков. Предложено использование технологии микродуговой химико-термической обработки для формирования карбидного покрытия на поверхности материала. Проведены термодинамические расчёты реакций восстановления оксида хрома, являющегося источником диффузанта. Выявлено, что наиболее вероятно протекание реакций восстановления оксида хрома метаном и углеродом с образованием атомарного хрома, а также последовательным по мере возрастания температуры нагрева образованием карбидов Cr3C2, Cr7C3 и Cr23C6. Осуществлена экспериментальная проверка полученных результатов. В результате упрочняющей обработки получен поверхностный слой на основе карбидов хрома глубиной 20–25 мкм, под которым расположена науглероженная зона эвтектоидной концентрации, а далее — исходная ферритно-перлитная структура.

127-137 66
Аннотация

Рассматривается проблема упругого скольжения в контакте колесо — поверхность дороги. Разработана математическая модель взаимодействия поверхностей. Представленная модель предполагает, что деформационными процессами поверхности дороги можно пренебречь. Колесо моделируется в виде совокупности секторов упругого обода, закреплённых на упругом диске. На динамику модели основное влияние оказывают: сила взаимодействия секторов обода с центром колеса, сила межсекторного взаимодействия и сила контактного взаимодействия с поверхностью. Проведены экспериментальные исследования с использованием методов численного моделирования. Выявлено, что существует зависимость величины срывной нагрузки от других свойств колеса. Результаты работы представляют интерес для решения задач управления движением колеса с позиции предотвращения срыва контакта. Применённый целостный подход позволит выявить эмерджентность, оказывающую влияние на результирующую траекторию системы.

138-144 70
Аннотация

Представлен сравнительный анализ эффективности классических моделей Голдберга и Холланда и их модификаций, использующих различные варианты поколенческой стратегии. В классических генетических алгоритмах используется концепция, предполагающая, что количество особей в поколении не изменяется. Рассмотрен подход, позволяющий повысить эффективность работы стандартных моделей Голдберга и Холланда за счёт варьирования количества особей в поколении. Различные варианты поколенческой стратегии применены для решения однородной минимаксной задачи теории расписаний, относящейся к классу NP-полных задач. Проведённый вычислительный эксперимент для различного количества процессоров и работ показал, что данный подход позволяет значительно повысить эффективность работы генетических алгоритмов путём малых изменений стандартных моделей, позволяя получать решение, более близкое к точному.

145-151 62
Аннотация

Рассматривается проблема подготовки данных для восстановления трёхмерной структуры сцены, составленной из точек, отрезков, прямых линий и т. д., используя видеоинформацию, получаемую с камеры, движущейся вокруг статической сцены. На основе анализа существующих методов представлена методика и алгоритм для выделения и подготовки данных для восстановления трёхмерной структуры сцены. За основу алгоритма взят фильтр Канни с оператором Собеля, дополненный вычислением дескрипторов из алгоритмов SURF (Speeded Up Robust Feature). Для фильтрации шумов с кадров предлагается использовать wavelet-фильтры, что позволит получить алгоритм выделения контура объекта в кадре и сопоставление его с контуром объекта на следующем кадре, что является входными данными для большинства алгоритмов восстановления трёхмерной сцены.

152-163 63
Аннотация

Рассмотрены основные каналы диссипации энергии в условиях трения и резания материалов. На основании известных экспериментальных данных показано, что не вся выделившаяся в этих процессах энергия расходуется собственно на процесс изнашивания с образованием частиц износа. Для расчёта характеристик трения и износа используется новый подход. Предложенные зависимости отличаются от известных тем, что в более полной мере учитывают долю энергии трения, «ответственную» за износ. Проанализированы известные подходы к оценке энергетического баланса при трении и резании. Сравнением энергетических (тепловых) затрат в макрообъёмах и на пятнах фактического контакта показана связь между поверхностной и поглощённой энергией материалов. В первом приближении оценена доля энергии трения, «ответственная» за износ.

164-171 65
Аннотация

Рассматривается реализация процесса выбора оборудования в системе проектирования информационной сети на основе нечётких критериев. Выбор осуществляется в реляционной базе данных посредством нечётких SQL-запросов, формируемых в программной оболочке системы проектирования. Предложен алгоритм формирования нечётких SQL-запросов. Приведён пример построения нечёткого запроса для выбора наилучшего по соотношению цены и качества оборудования. Представлен фрагмент графического интерфейса системы, содержащий окно выбора оборудования. Описанный способ выполнения нечётких запросов применим для реализации нечёткого поиска в различных предметных областях, не требует от пользователя дополнительных знаний в нечёткой логике, автоматизирует процесс формирования функций принадлежности термов лингвистической переменной. Направление дальнейшей работы будет связано с расширением возможностей интерфейса системы по непосредственному конструированию нечётких запросов пользователем.

172-177 69
Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований качества смеси в вибрационном смесителе с профильным дном в зависимости от времени процесса, геометрии дна смесителя и параметров вибрации (амплитуды и частоты колебаний). Предложена методика непрерывного определения качества смеси во времени при исследовании процесса вибрационного смешивания модельного материала на экспериментальной установке с использованием видеосъёмки и последующей обработкой отснятого материала. Определены границы применимости предложенного способа исследования процесса вибрационного смешивания. В качестве критерия оценки качества смеси принят коэффициент неоднородности. Особое внимание в статье уделено статистической обработке экспериментальных данных. Результаты экспериментов визуализированы и представлены в виде математической зависимости изменения коэффициента неоднородности смеси от времени процесса. Подтверждены экспериментально теоретические решения о зависимости качества смеси от времени смешивания.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1992-5980 (Print)
ISSN 1992-6006 (Online)