Preview

Вестник Донского государственного технического университета

Расширенный поиск
Том 14, № 4 (2014)

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

5-16 74
Аннотация

Рассматривается скрытая полумарковская QP-модель и показывается, каким образом она может быть вложена в общую скрытую полумарковскую модель. Для скрытой полумарковской QP-модели решается задача оценивания —  первая из трех классических задач теории скрытых марковских и полумарковских моделей. В основе решения этой задачи лежит разработанный Shun-Zheng Yu алгоритм прямого хода для общей скрытой полумарковской модели, отличный от традиционного и основанный на использовании апостериорных вероятностей. Решение задачи оценивания скрытой полумарковской QP-модели является важным этапом в решении задачи подбора по регистрируемой в канале передачи данных последовательности ошибок модели из базы скрытых полумарковских QP-моделей, которая генерирует наиболее близкие к канальной последовательности потоки ошибок. Решение задачи подбора сделает возможным на основе компьютерных имитационных экспериментов оценивать корректирующие способности помехоустойчивых кодеков по отношению к ошибкам различного типа и подбирать оптимальный кодек к конкретному каналу связи.

17-29 65
Аннотация

Рассматривается одномерная задача термоупругости о вертикальном внедрении жёсткой полуплоскости, движущейся горизонтально с постоянной скоростью по поверхности упругого покрытия (полосы в плане), нижняя сторона которого жестко оперта на недеформируемое основание. На поверхности основания поддерживается постоянная температура. Тепловой поток, порожденный фрикционным контактом, направлен в покрытие. Решение задачи получено с помощью интегрального преобразования Лапласа и представлено в виде контурных интегралов. Исследовано расположение полюсов подынтегральной функции решения в комплексной плоскости при различных значениях параметров задачи. Распределения температуры, смещений и напряжений по толщине покрытия получены в виде бесконечных рядов по собственным функциям. Показана неустойчивость полученных решений задачи на всём интервале времени при любой скорости скольжения полуплоскости по поверхности покрытия.

30-38 73
Аннотация

Рассматривается плоская деформация кругового цилиндра при различных системах статически эквивалентных нагрузок. Нагружение осуществляется симметричными относительно диаметральной плоскости нагрузками постоянной интенсивности, приложенными к боковой поверхности цилиндра. Анализируется три варианта нагружения: диаметральные силы вдоль двух образующих (базовое решение Герца),  равномерные  нормальные нагрузки и равномерные параллельные силы. Приведено сравнение эквивалентных напряжений, вычисленных по теории прочности Мора, с величиной растягивающих напряжений базового решения в плоскости разрушения. На основе этого сравнения обсуждается вопрос о правомерности отождествления нормального напряжения в диаметральной плоскости при разрушении образца и предела прочности его материала на растяжение. Доказано, что нормальное напряжение в диаметральной плоскости раздавливания образца в бразильском методе испытания не является пределом прочности материала на растяжение и для некоторых хрупких тел может быть в несколько раз меньше указанного предела прочности.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

39-49 66
Аннотация

В статье впервые исследуется субгармонический отклик третьего порядка осциллятора Дуффинга на основе метода стохастического усреднения и одновременно стохастической линеаризации. При этом используется разрабатываемый авторами метод вспомогательных функций для уравнения Фоккера – Планка. Усредненные уравнения линеаризованы так, что плотностная стационарная функция приближенного отклика может быть получена точно с помощью метода вспомогательной функции. Полученные на основе разработанного метода решения сравниваются с численными решениями. Значение этой работы заключается в том, что предложенный метод может привести к новой тенденции в исследовании субгармонических осцилляторов в случайных нелинейных систем.

50-59 57
Аннотация

Рассмотрена концепция соединения труб большого диаметра методом электромуфтовой сварки при помощи муфт с коническими манжетами. Описаны практические аспекты выполнения соединений таких труб. В частности, указываются причины роста требований к качеству сварных соединений с ростом диаметра соединяемых труб. Рассмотрена конструкция муфты с коническими манжетами, а также технология монтажа данного вида муфт. Приводится сравнение двух технологий — электромуфтовой сварки труб большого диаметра при помощи цилиндрических муфт и электромуфтовой сварки труб при помощи муфт с коническими манжетами. В заключении приводится список европейских нормативных документов, на основании которых испытываются сварные соединения, выполненные при помощи муфт с коническими манжетами.

60-71 78
Аннотация

Рассматривается применимость искусственных нейронных сетей к синтезу интеллектуальных систем с синергетическим законом управления. Изложены основные положения синергетического подхода к проблеме системного синтеза. Рассмотрен пример синергетического синтеза закона управления электроприводом робота в условиях неконтролируемого изменения его параметров и внешних возмущений. Представлен алгоритм синтеза нейросетевого регулятора на основе заданного синергетического закона управления. Алгоритм базируется на поведении синергетического регулятора, моделируемом искусственной нейронной сетью в результате ее обучения посредством гармонических сигналов различной частоты. Особенность предложенного комплексного подхода к синтезу интеллектуальной системы управления заключается в том, что он предполагает комбинацию принципа единства процессов самоорганизации и обучения нейронной сети на предварительном этапе. Таким образом обеспечивается последующее устойчивое функционирование системы.

72-85 84
Аннотация

Изучены процессы наноструктурирования поверхности карбида титана под воздействием излучения Nd:YAG-лазера с длиной волны 1,06 мкм. Длительность лазерных импульсов — 40 нс, скорость перемещения луча — 10 мм/с. Плотность энергии излучения на поверхности карбида титана при частоте генерации 2000 Гц — 2,06÷6,36 Дж/см2. Представлены результаты ab initio изучения атомной, электронной структуры и упругих характеристик карбида титана TiC и TiC1-хOх (x = 0,25; 0,5; 0,75). Зонная структура TiC, рассчитанная с использованием теории функционала плотности, соответствует металлическому типу. Показано, что рассчитанные упругие характеристики карбида титана хорошо согласуются с известными теоретическими и экспериментальными оценками. Изучение топографии микроструктур на поверхности карбида титана с использованием метода атомной силовой микроскопии показало, что в зоне прямого лазерного воздействия шероховатость составила 0,254 мкм. Механические характеристики в зонах прямого воздействия лазерного луча и областей температурного влияния исследовались методом наноиндентирования. Установлен эффект наноструктурирования: после лазерного воздействия твердость поверхности карбида титана возрастает до 47,2 ГПа.

86-92 78
Аннотация

Теоретически исследованы уровни вибрации и шума шпиндельных бабок сборной конструкции. Отмечается, что в данном случае изменяется колебательная система бабки — и это приводит к необходимости моделирования виброакустической динамики указанных конструкций. Основой для расчета спектров вибрации и шума является метод энергетического баланса конструкции, состоящей из системы прямоугольных пластин, в которые поступают потоки вибрационной мощности от опор шпинделя. Проведены соответствующие расчеты для корпусов бабок, изготовленных из стали и чугуна. Получены следующие данные. У корпуса чугунной шпиндельной бабки скорость распространения изгибных волн меньше в 0,62 раза, собственные частоты колебаний — в 0,78 раз, коэффициент поглощения вибрационной мощности больше в 11,4 раза, что приводит к значительному уменьшению уровней шума.

Актуальность исследования обоснована широким распространением шпиндельных бабок сборной конструкции в производстве, особенно на станках токарной группы.

93-102 88
Аннотация

Рассматриваются некоторые аспекты представления нечетких экспертных знаний в задачах принятия решений по технологической регулировке машин. Предлагается методика, основанная на использовании различных критериев согласованности при представлении нечетких знаний, в том числе с учетом различной иерархии экспертных знаний. Данная методика позволяет определять рациональное терм-множество лингвистической переменной для построения обобщённых функций принадлежности при описании входных и выходных параметров системы. Обоснованный выбор термов лингвистических переменных позволяет оптимизировать параметры базы знаний, основанной на нечетких продукционных правилах. Методика применена в предметной области «Комбайновая уборка зерновых культур», рассмотрено несколько входных лингвистических переменных, на их примере проиллюстрированы этапы формирования нечёткой базы знаний, рассчитаны показатели согласованности моделей, выбраны оптимальные терм-множества каждой из переменных, получены параметры обобщённой функции принадлежности.

103-116 68
Аннотация

Показано, что наличие покрытий на краях лунки и задней поверхности инструмента изменяет термо-ЭДС (ТЭДС), измеряемую методом естественной термопары, на величину не более 0,3–0,7 %. (Это следует из анализа электрической схемы зоны резания.) Значит, на ТЭДС (температуру резания) будет оказывать влияние лишь состав и свойства покрытий. Модельными теоретическими расчетами температуры по предложенной авторами зависимости показано, что температуры минимальны при использовании однослойных покрытий ZrO2, TiN, AlN (для пары Т15К6 — Сталь 45) и ZrN, AlN, ZrO2 и Al2O3 ( для пары Т15К6 — 12Х18Н10Т). Эксперименты по точению стали 45 твердосплавными пластинками Т15К6 подтвердили эффективность покрытий TiN+AlN, когда температура резания, усадка стружки и длина контакта по передней поверхности (lп) меньше, чем для базового сплава Т15К6.

117-124 62
Аннотация

Рассматривается схема проектирования и обучения искусственной нейронной сети. На этой методике основана экспертная система оценки стабильности моторных навыков специалиста при работе на тренажере сварщика. Предполагается, что качество сварного соединения напрямую зависит от стабильности протекания процесса сварки. А стабильность ручной дуговой и механизированной сварки зависит от моторных навыков сварщика. Для определения критерия стабильности протекания процесса сварки предлагается использовать экспертную систему. Описано поэтапное проектирование архитектуры искусственной нейронной сети, учитывающей специфику формирования сварного шва. Показано, что применение искусственных нейронных сетей в основе экспертной системы дает возможность оценивать стабильность работы сварщика. Описана методика обучения, которая позволяет сократить время и количество экспериментов без потери достоверности данных и качества обучения экспертной системы. При формировании базы данных использованы результаты экспериментальных исследований, представленные как «область качества», связывающая моторные действия сварщика с дефектами формирования соединения с угловыми швами.

125-132 60
Аннотация

Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что в тяжелонагруженных сопряжениях, таких как  тормозная система подвижного состава, максимальное значение температуры в колесе  находится не на поверхности, а в подповерхностном слое. Рассмотрение нестационарной контактной связанной термоупругости  в задаче о вращении тормозного диска и экспериментальные исследования диффузии водорода показали, что характер расчетной зависимости  температурного поля удовлетворительно описывает процесс диффузии водорода в его функциональной зависимости от температуры. При этом максимум концентрации водорода совпадает с максимумом температуры. Представлены результаты по исследованию сегрегационных явлений легирующих и примесных элементов в трибосистеме колесо-тормозная колодка. Методом оже-спектроскопии  установлен элементный состав на границах зерён стали железнодорожного колеса. Верхние слои металла дефектов колеса содержат железо, серу, фосфор и цинк. В рабочем слое бандажа содержание серы и фосфора значительно меньше и соответствует их объёмному содержанию.

133-141 78
Аннотация

Рассмотрено влияние кинематических параметров движения локтя (угловое перемещение, скорость и ускорение) на поверхностный электромиографический сигнал двуглавой мышцы плеча при выполнении движений локтя с различной нагрузкой. Установлены зависимости частотных и амплитудных параметров ЭМГ-сигналов от параметров движения локтя при подъеме и опускании груза. Показана структура экспериментального стенда. Представлена методика записи ЭМГ-сигналов с двуглавой мышцы плеча, а также методика обработки сигналов. Для формирования количественных значений показателей анализа сигналов использовались методы спектрального и статистического анализа. Статистический анализ во временной области включал в себя определение следующих параметров: дисперсия амплитудных значений ЭМГ, среднее и среднеквадратическое значение абсолютных величин амплитуд ЭМГ, частота пересечения нулевой линии ЭМГ-сигналом. Эти параметры, а также параметр, характеризующий форму сигнала, определялись на основе массива измеренных значений сигнала, формируемого в течение 0,3 секунды текущего интервала времени («скользящий» интервал). Оценена величина развиваемого мышечного усилия, найдены коэффициенты косинусного преобразования Фурье. Построены гистограммы распределений биопотенциалов ЭМГ. В частотной области выполнялся спектральный анализ ЭМГ-сигналов методом быстрого преобразования Фурье. Определялись общая мощность спектра, средняя частота, медиана, частота спектральной составляющей, имеющей наибольшую амплитуду. Регистрация и анализ биопотенциалов ЭМГ выполнялись средствами Matlab. Выявлены информационные признаки, которые могут быть использованы для синтеза интеллектуальной системы управления на основе нейронных сетей.

142-149 59
Аннотация

Исследуется метод оценивания частот одновременно и независимо функционирующих генераторов в условиях непрогнозируемого изменения длительности интервала измерений. Рассматриваются погрешности, возникающие при использовании указанного метода из-за нестационарности частот генераторов на интервале оценивания частот. Первая составляющая ошибки связана с отклонением измеряемой фазы колебаний генератора из-за собственной нестабильности частоты генератора, вторая определяется непрогнозируемым изменением частоты генератора на интервале измерений. Отмечено, что уменьшение каждой из составляющих предъявляет взаимоисключающие требования к длительности временного интервала. На основе известных соотношений, определяющих потенциально достижимое значение среднеквадратического отклонения частоты от номинального значения, получены выражения, показывающие оптимальную длительность временного интервала измерений. В качестве критерия при выборе длительности временного интервала рассматривается минимум суммы двух ошибок. Приводятся аналитические соотношения, определяющие потенциально достижимые точности оценок частот. Доказываются несмещенность, эффективность и состоятельность получаемых оценок.

150-157 60
Аннотация

Рассматривается возможность использования культуры ятрофы в качестве сырья для биотоплива. Представлено описание данной культуры, ее основные характеристики. Изучены технологические свойства семян, характеризующие последующее качество масла. Представлены основные агрономические свойства при выращивании культуры ятрофа, ареал ее произрастания.  Проведен химический анализ полученного масла ятрофы и последующего переработанного биотоплива. Проведен сравнительный анализ с показателями дизельного топлива. Предложена технология производства биотоплива на основе ятрофы. Определены основные технологические процессы и средства их реализации в технических решениях. Были смешаны дизельное топливо и масло ятрофы в различных процентных соотношениях. Произведен сравнительный анализ различных видов смешенного топлива по основным характеристикам и выявлено оптимальное соотношение масла ятрофы к дизелю. Приведен сравнительный экономический анализ затрат на производство различных видов сырья.  Разработана схема получения и использования биотоплива.

158-165 85
Аннотация

Рассматривается модель делителя потока непрямого регулирования для установившегося режима работы, который обеспечивает функционирование двухдвигательной гидромеханической системы в синхронно-синфазном режиме. Делитель представлен как астатический регулятор, состоящий из чувствительного, усилительного и регулирующего элементов. При этом его основные статические характеристики — зависимости ошибки синхронизации от скорости золотника регулирующего элемента и скорости золотника регулирующего элемента от входного управления. Исследование статических характеристик, проведенное по специальной программе, разработанной в пакете Mathcad, позволило определить наличие нелинейности типа гистерезис. Наличие зоны неоднозначности является нежелательным фактором, свидетельствующим о возможности возникновения автоколебаний в замкнутой системе, имеющей регулятор с такой характеристикой. В этом случае требуются конструктивные ограничения для обеспечения характеристики типа пропорциональность с насыщением. Проанализированы различные конструктивные и эксплуатационные параметры делителя потока непрямого регулирования и гидромеханической системы. Это позволило оценить значимость их влияния, диапазоны варьирования, получить основные подходы для проектирования синхронно-синфазных систем. Рассмотрены две модели астатического регулятора с учетом и без учета утечек на усилительном элементе, а также различные типы перекрытия рабочего окна усилительного элемента. Данный анализ показал достаточную достоверность моделей и совпадение результатов в граничных режимах.

166-175 66
Аннотация

На основе уравнений Навье-Стокса для случая «тонкого слоя», уравнения неразрывности, уравнений Ламе и уравнения Дарси, с учетом граничных условий на поверхности шипа и подшипника, на границе раздела слоев, приводится метод формирования точного автомодельного решения задачи гидродинамического расчета упругодеформированного радиального подшипника, работающего на двухслойной смазке и обладающего демпфирующими свойствами. В результате решения задачи найдено поле скоростей и давлений в смазочных слоях и получены аналитические выражения для основных рабочих характеристик упругодеформируемого радиального подшипника. Проведен численный анализ полученных аналитических выражений для безразмерной несущей способности упругодеформируемого радиального подшипника с пористым слоем на поверхности шипа. Приведена оценка влияния значений параметров, обуславливающих подшипнику повышенную несущую способность.

176-185 61
Аннотация

Рассматривается элемент рабочего органа (щетки) аэродромной уборочной машины — синхронный гидромеханический привод. Он базируется на дроссельном делителе потока не золотникового типа с плунжерными задатчиками и приводится во вращение двумя гидравлическими моторами. Предложена его математическая модель. Особое внимание уделено описанию напряженного состояния вала щетки при его скручивании в условиях переменной нагрузки, а также выявлению влияния упругих свойств вала на динамические свойства синхронной гидромеханической системы. В предлагаемой работе моделирование синхронной гидромеханической системы привода щетки (в отличие от общепринятого способа) основано на использовании приведенной объемной жесткости гидравлической системы. Это позволяет упростить моделирование и проводить экспресс-анализ функционирования исследуемого привода, что значительно сокращает сроки проектирования системы привода с заранее заданными эксплуатационными свойствами.

186-193 76
Аннотация

Проведен анализ причин разрушения грузоподъемного крана Gottwald НМК 170 EG (63 т), которое произошло в 2011 году на территории ОАО «Новороссийский морской торговый порт». Разработаны конструктивные и технологические рекомендации восстановления несущей способности платформы. Эти предложения основаны на результатах анализа повреждений сварных соединений поворотной платформы грузоподъемного крана и численном трехмерном моделировании ее напряженного состояния. Показано, что резкое изменение податливости сварного узла в районе расположения ребер жесткости, подкрепляющих опорную плиту платформы, обусловливает локальное повышение напряжений и создает предпосылки к зарождению усталостных трещин. Результаты моделирования участков зарождения трещин качественно совпадают с результатами обследования крана. Показано, что локализация напряжений в сварных соединениях узлов с неоднородной податливостью соединяемых деталей является общей закономерностью. Это необходимо учитывать как при проектировании, так и при разработке технологии ремонта. На конкретном примере предложено при ремонте сварного узла установить дополнительные накладки, обеспечивающие плавное изменение податливости сварного узла в месте расположения ребра жесткости платформы.

194-202 72
Аннотация

Впервые исследована возможность применения метода акустической эмиссии (АЭ) для изучения процессов, протекающих в микропористой среде при капиллярном заполнении пор жидкостью. В частности, проведено изучение температурного вклада в динамику пропитки пористых материалов. Проведенные экспериментальные исследования показали, что наиболее информативными параметрами АЭ, отражающими динамику капиллярного поднятия жидкости, являются сумма сигналов и сумма осцилляций. Форма кривой зависимости суммы сигналов от суммы выбросов АЭ совпадает с формой кривой динамики изменения высоты подъема жидкости по капиллярам керамического образца, построенной по экспериментальным данным. В начале капиллярного поднятия активность АЭ существенно выше при более высокой температуре. По мере увеличения высоты капиллярного поднятия жидкости интенсивность процесса снижается. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что параметры АЭ отражают динамику и кинетику процесса импрегнирования при каком-либо изменении условий пропитки и могут быть использованы для дистанционного технологического контроля.

СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

203-209 75
Аннотация

Решение данной задачи с позиций синергетического подхода позволит повысить уровень эффективности использования потенциала промышленных предприятий, ускорить темпы их экономического развития и обеспечить конкурентоспособность выпускаемой продукции. Целью статьи является исследование возникновения синергетических эффектов на предприятии. Рассматриваются причины возникновения положительных и отрицательных синергетических эффектов. Представлена обобщающая модель формирования различных синергетических эффектов на предприятии. Показано значение воздействий внешней и внутренней среды предприятия на формирование синергетических эффектов. Приведена характеристика видов синергетических эффектов в зависимости от источников и сфер их возникновения. Знание причинно-следственных связей, формирующих тот или иной вид синергетического эффекта, позволяет разработать эффективную стратегию развития предприятия.

210-218 53
Аннотация

Исследованы структура коммуникации и ее роль в менеджменте при выстраивании связей высшего учебного заведения с производством и бизнесом. Рассмотрена организация учебного процесса на основе коммуникационной составляющей и ее интеграции в инновационную образовательную деятельность вуза. Представлена основная цель выстраивания процесса коммуникаций — выработка такого подхода, при котором будут достигнуты стратегические задачи вуза. Показано, что различные коммуникации (персонифицированные и неперсонифицированные, эндогенные и экзогенные) используются, чтобы обеспечить индивидуальный подход к каждому студенту, доказать, что выбор данного вуза оптимален. Установлено, что коммуникаци­онные процессы вуза всегда направлены на повышение качества и конкурен­тоспособности образовательных услуг. Отмечено, что теория орга­низации производства и смежные дисциплины выработали инструменты интеграции коммуникативных процессов и определили возможности их классификации. Некоторые из указанных инструментов носят методический характер. Другие рассматриваются как определенные закономерности, эффекты, принципы, правила и основанные на них модели, алгоритмы. Использование потенциала этого аппарата определяет качество образовательной услуги.

219-226 69
Аннотация

Представлены результаты исследований детерминации профессионального развития современного педагога. Проведен теоретический анализ исследования сущности и мотивации профессионального развития субъекта педагогической деятельности. Выделены и описаны «факторы-блокаторы» и «факторы-фасилитаторы» профессионально-личностного роста. Показано значение субъектностной включенности педагога в процесс саморазвития. Описаны и структурированы противоречия современной педагогической практики.  Рассмотрены уровни принятия педагогом инноваций и его отношение к саморазвитию. Полученные данные типизированы. Обозначены основные векторы развития субъекта педагогической деятельности. Выявлены механизмы саморазвития: принятие себя, рефлексия, проектирование и прогнозирование жизненных событий, социальное моделирование. На основе данных исследования показано, что в системе повышения квалификации необходимо конструирование программ смыслопорождающего характера, направленных на развитие личностного смысла самоизменений. Описана модульная программа психологической поддержки профессионального развития педагога на разных этапах профессионализации.

227-232 87
Аннотация

Исследованы риски, возникающие на разных этапах внедрения системы электронного документооборота (СЭД). Отмечено, что внедрение СЭД представляет собой сложный многосторонний процесс и его эффективность зависит от ряда факторов. В связи с этим предлагается все направления и этапы оптимизации функционирования предприятия брать под контроль с момента планирования работ. Рассмотрено влияние организационных, административных, субъективных и технологических рисков при внедрении СЭД, описаны механизмы, препятствующие достижению цели, поставленной при автоматизации. Проведен теоретический анализ возможных последствий рисковых событий на всех этапах внедрения и обслуживания системы электронного документооборота. Рассмотрены основные принципы управления рисками, позволяющие их предотвратить или минимизировать.



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


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