Preview

Вестник Донского государственного технического университета

Расширенный поиск
Том 13, № 5-6 (2013)

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

6-13 36
Аннотация

Рассмотрена осесимметричная задача теории упругости о кручении недеформируемым круглым штампом упругого полупространства с неоднородным по глубине покрытием периодической структуры. Покрытие представляет собой многослойный пакет с чередующимися мягкими и жёсткими слоями, при этом границы слоёв могут быть как чёткими (кусочно-постоянное изменение модуля сдвига), так и сглаженными (непрерывно-неоднородные покрытия). Построено приближённое аналитическое решение задачи высокой точности, эффективное для любых толщин покрытий. Изучено влияние числа слоёв и характера неоднородности покрытия на трансформанту ядра интегрального уравнения и на распределение контактных напряжений под штампом. Показано, что при определённых параметрах задачи достигается существенное различие между результатами для непрерывного и скачкообразного характера изменения модуля сдвига по глубине.

14-24 33
Аннотация

Рассматривается построение эффективного аналитического решения осесимметричной контактной задачи о взаимодействии круглой пластины с двухслойным упругим полупространством. Для этого используется двусторонне асимптотический метод. Под действием нагрузки и реакции со стороны слоя пластина изгибается. Решение задачи получено для различных толщин слоя и значений параметра гибкости пластины. Рассмотрены случаи существенного отличия свойств между слоями полупространства. Для этих случаев построены аппроксимации трансформант ядра интегрального уравнения задачи высокой точности. Проведён контроль точности полученных результатов путём сравнения с известным решением задачи об изгибе круговой плиты на упругом слое, лежащем на недеформируемом основании. Исследовано влияние действия распределённой нагрузки на гибкие и жёсткие пластины, в зависимости от толщины слоя и его жёсткости по отношению к подстилающему полупространству.

25-35 36
Аннотация

Рассматривается решение задач о равновесии полуплоскости и полосы, ослабленных прямолинейными поперечными трещинами и усиленных тонкими гибкими накладками. В качестве математической модели тонкой накладки использованы граничные условия специального вида. Для установления границ применимости модели проведено численное исследование данных условий. На основе уравнений равновесия задача сведена к решению сингулярного интегрального уравнения первого рода с ядром Коши относительно производной функции раскрытия трещины. При этом использован метод обобщённых интегральных преобразований. В различных диапазонах изменения геометрических и физических параметров задачи построены решения вышеуказанного интегрального уравнения методами малого параметра и коллокации. Получены значения коэффициента интенсивности напряжений в окрестности краёв трещины. Проведён многофакторный анализ влияния накладки на критическое состояние трещин в подложке.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

36-43 44
Аннотация

Приводится асимптотическое решение задачи гидродинамического расчёта радиального двухслойного пористого подшипника бесконечной длины с учётом анизотропии проницаемости пористых слоёв. Данное решение основано на полных нелинейных уравнениях Навье — Стокса и уравнении Дарси. Рассматривается случай, когда проницаемости пористых слоёв меняются непрерывно в радиальном направлении, а затем — случай, когда оси меняются как в радиальном, так и в окружном направлениях. В результате найдено поле скоростей и давлений в смазочном и пористом слоях. Получены аналитические выражения для основных рабочих характеристик подшипника. Дана оценка влияния нелинейных факторов, а также анизотропии на основные рабочие характеристики подшипника. Найдены условия, при которых радиальный неоднородный двухслойных подшипник по несущей способности обладает свойством подшипника двойного действия. Установлены наиболее рациональные значения конструктивных, режимных и других функциональных параметров, определяющих работоспособность подшипника.

44-52 42
Аннотация

Представлена математическая модель успешности обучения, основанная на методе факторного анализа. В качестве факторов этого метода рассматриваются психологические характеристики студентов, полученные в результате проведённого эксперимента. В качестве результирующего признака выбрана успеваемость студентов, которая определялась по экзаменационной ведомости. Психологический эксперимент проводился в группах студентов ДГТУ специальности 030300 с помощью 16-факторного теста Р. Б. Кеттелла. Результаты проведённого тестирования позволили составить достаточно полный «психологический портрет» студентов второго курса, который послужил хорошей базой данных для последующего построения математической модели успешности обучения. Для расчёта модели применялся двухфакторный дисперсионный анализ. Каждая бинарная пара факторов разбита на две градации: низкий уровень высокий уровень. Приведён пример расчёта модели, проведён анализ влияния различных пар факторов и их сочетаний на успешность обучения. Имея достаточно полную базу данных, можно использовать представленную модель и, выявив закономерности, облегчить преподавателям и студентам процесс образования.

53-58 41
Аннотация

Предложен метод изготовления эвольвентной звёздочки для зубчатой цепи стандартным режущим инструментом. Применение эвольвентных звёздочек по сравнению с прямолинейным и стандартным профилями зубьев имеет ряд преимуществ: снижение шума при эксплуатации, повышение износостойкости, долговечности и др. Приведён порядок выбора стандартного режущего инструмента (червячной фрезы) для нарезания эвольвентных звёздочек. Разработана компьютерная программа, моделирующая процесс нарезания звёздочек с различными значениями шага цепи и количеством зубьев. Данный ресурс позволяет определить модуль инструмента и проверить зубья на предмет заострения и подрезания. Особенностью нарезания звёздочек с зубьями эвольвентного профиля является применение двух коррекций (радиальной и тангенциальной). Приведён порядок их расчёта. Выполнены расчёты для цепи шага tц = 12,7 мм. Результаты сведены в таблицу. Определён диапазон нарезания эвольвентных звёздочек стандартным режущим инструментом по значениям шага цепи tц, модуля (m) и количеству зубьев звёздочки (z). При этом учитывалась необходимость исключить подрезание и заострение зубьев.

59-67 39
Аннотация

Полная информация о надёжности элементов сложных человеко-машинных систем имеет место в том случае, если известны точные законы распределения времени безотказной работы элементов и их параметры, а также имеется информация о независимости элементов. При нарушении одного из названных условий следует считать, что информация о надёжности элементов системы человек-машина (СЧМ) является неполной, что затрудняет расчёт и анализ надёжности технических средств СЧМ в целом. На основании многолетних исследований автора разработан метод решения задачи анализа надёжности технических средств различных человеко-машинных систем, основанный на положениях теории интервальных средних и учитывающий ограниченность исходной информации, зависимости элементов системы и возможность описания неопределённости. Приведены примеры анализа надёжности при наличии информации о независимости элементов по надёжности, при её отсутствии, а также надёжности восстанавливаемой системы человек-машина.

68-76 45
Аннотация

Рассматривается задача построения механизма вывода интеллектуальной информационной системы, предназначенной для принятия решений по технологической регулировке сложных уборочных машин в полевых условиях. Произведён краткий анализ предметной области функционирования сельскохозяйственных машин, объектами которой являются сложные иерархические многоуровневые системы, находящиеся под воздействием непрерывно меняющихся внешних факторов. Это обуславливает сложность и многочисленность математических подходов к формированию механизмов вывода и отсутствие единого формально-логического построения стратегии принятия оптимального решения. Показано, что в условиях большого количества возможных факторов, вызывающих отклонения показателей качества работы сложных машин, вероятности которых отсутствуют или оценены экспертами, при необходимости оперативного реагирования, целесообразно использовать теоретико-игровой подход к выбору оптимальной стратегии поведения на основе анализа базы знаний информационной системы. Введены понятия матрицы показателей эффективности и матрицы рисков принятия неэффективного решения, позволяющие использовать критериальный подход к принятию оптимального решения. Приведён пример выбора стратегии адекватного реагирования для устранения причины нарушения технологического процесса уборки зерна. Рассмотрен выбор оптимальной стратегии для устранения отклонений показателей качества процесса на основе критериев Лапласа и Сэвиджа, используемых для принятия решений в «играх с природой». На модельном примере проиллюстрирована методика одноэтапной процедуры принятия решения в условиях неопределённости с применением указанных критериев, проведён анализ полученных результатов, обсуждены условия и сфера применения предложенного подхода.

77-84 37
Аннотация

Разработана физико-математическая модель массопереноса при ионно-лучевой кристаллизации. Рассмотрено получение фотоактивных структур Si(n+)/Si(p)/Si(p+) на подложках 100 мм методом ионно-лучевой кристаллизации. Определены оптимальные условия этого процесса: остаточное давление в ростовой камере — 10−4 Па; температура подложки — 550 °C; плотность ионного тока — 2 мА/см2; ускоряющее напряжение пучка — 400 В; расстояние «мишень — подложка» — 150 мм. Данные сканирующей электронной микроскопии показывают, что выращенные фотоструктуры имеют практически бездефектную поверхность. Установлено, что фотоструктуры Si(n+)/Si(p)/Si(p+) характеризуются внешним квантовым выходом более 90 % в диапазоне длин волн 550—900 нм (спектр AM 1,5) при следующих условиях: толщина фронтального слоя Si(n+) 100 нм, уровень легирования n+ = 5·1018 см−3, толщина слоя Si(p) 130 мкм, уровень легирования p = 2·1016 см−3, толщина слоя Si(p+) 500 нм, уровень легирования p+ = 1·1018 см−3.

85-90 28
Аннотация

Статистический разброс параметров электротехнических устройств часто является проблемой для анализа их работы и точного определения оптимальных режимов. В этих условиях требуются математические алгоритмы, позволяющие производить диагностику таких устройств с точностью, достаточной для инженерных расчётов. В настоящей работе предложен новый алгоритм расчёта характеристики момент-скольжение трёхфазного асинхронного двигателя. Он позволяет определить величины максимального момента и критического скольжения. Для этого статистически обрабатывается начальный участок характеристики, полученный экспериментальным путём. Этот в значительной степени универсальный метод решения подобных электротехнических задач базируется на общих математических подходах. В связи с этим он может быть положен в основу электронного диагностического устройства на базе микропроцессора.

91-96 46
Аннотация

Рассмотрены особенности выполнения работ по ремонту и восстановлению поверхности катания бандажей колёсных пар электровозов на колёсофрезерном станке. Для обработки используется фасонная фреза при частотах вращения до 180 об/мин. Невысокая частота вращения и значительная масса станка (37,5 т) позволяют предположить, что характеристики шума в рабочей зоне определяются звуковым излучением обрабатываемых колёсных пар и режущего инструмента. Приведены результаты исследования акустических характеристик режущего инструмента. Решены уравнения изгибных колебаний с учётом коэффициента потерь колебательной энергии, определяющего диссипативную функцию узла резания. Таким образом получены значения скоростей колебаний инструмента. Установка оправки с элементами вибродемпфирования и модернизацией правой опоры на подшипниках качения позволяет увеличить диссипативную функцию узла режущего инструмента. Однако этого может оказаться недостаточно для снижения уровней звукового давления режущего инструмента до предельно допустимых значений. В таком случае можно использовать акустический экран, устанавливаемый вблизи источника шума. При этом конструкция экрана становится намного проще, её габариты (длина и высота) — меньше.

97-103 44
Аннотация

Рассматривается проблема обеспечения устойчивости траекторий формообразующих движений инструмента относительно заготовки с учётом параметрического самовозбуждения. Анализируются факторы, вызывающие периодические изменения параметров в динамической системе резания. Они связаны с пространственной анизотропией свойств упругости в подсистеме обрабатываемой заготовки, с вариациями припуска по периметру вращения заготовки, с кинематическими возмущениями со стороны механической части приводов исполнительных элементов станка, с периодическими процессами в зоне резания. Приведена обобщённая динамическая модель системы с периодически изменяющимися параметрами. Выполнено изучение влияния периодически изменяющихся параметров на устойчивость траекторий. Раскрыты особенности потери устойчивости, специфические для динамических систем резания. В частности, показано, что за счёт параметрических эффектов по мере увеличения скорости резания при возрастании частоты вращения шпинделя всегда существует критическая частота, при которой система теряет устойчивость.

104-109 41
Аннотация

Расчёт на усталость играет важную роль при проектировании работающих под действием переменной нагрузки деталей и узлов из композитных материалов. Рассматривается конечноэлементное моделирование представительного объёма материала, находящегося в напряжённо деформируемом состоянии, соответствующем эксплуатационным условиям. На этом основана методика расчёта полимеркомпозитов на многоцикловую усталость. В работе проведены расчёты. Исследуется однонаправленный армированный композиционный материал, полученный термическим отверждением эпоксидного связующего, усиленного стекловолокном. Механические свойства материалов такого рода (в том числе усталостная долговечность) в весьма значительной степени зависят от технологии изготовления. В работе приведён расчёт, позволяющий оценить изменение прочностных свойств на усталостную долговечность при нарушении технологических требований к процентному содержанию компонентов композита.

110-119 42
Аннотация

Боковые побеги и ветви растений в отличие от стволов часто не прямолинейны — их можно сравнить с разнообразными математическими кривыми линиями. Ксилема таких ветвей повторяет их криволинейность. Этим обусловлена пространственная кривизна составляющих её цепочек трахеид и сосудов. В статье рассматривается математическая модель подъёма и распределения воды, обусловленная силами поверхностного натяжения в симметричных криволинейных капиллярных ветвях различной конфигурации. Анализ данных процессов показывает, что при увеличении количества ветвей продвижение воды в криволинейных ветвях капиллярной системы увеличивается. Объём воды, поднимающейся в боковых криволинейных капиллярных ветвях, при прочих равных условиях больше, чем в прямолинейных. Установлено, что общая высота подъёма воды в вертикальном (прямолинейном) капилляре при наличии криволинейных боковых капилляров увеличивается и не зависит от вида функции, описывающей кривизну боковых криволинейных капилляров.

120-124 32
Аннотация

Рассматриваются эксперименты, подтверждающие теоретические выводы о закономерностях формирования процессов возбуждения вибраций и шумообразования. В ходе исследований заготовки типа тонких пластин и сложного профиля обрабатывались на прессах моделей Т1228 и Т1225. При этом определялись уровни звука (дБА), а также уровни звукового давления и виброскорости в октавных и третьоктавных интервалах частот. Данные экспериментов фиксировались с помощью многофункционального акустического измерителя «Экофизика». При измерении шума использовались предусилитель и микрофонный капсюль, при измерении вибраций — трёхкомпонентный акселерометр. Наиболее интенсивные составляющие спектра зафиксированы в низком и среднем диапазоне частот (31,5—500 Гц). На более высоких частотах наблюдается спад интенсивности звукового излучения — 3—5 дБА на октаву.

125-130 44
Аннотация

Рассматриваются вопросы моделирования формообразующих движений при сверлении глубоких отверстий с учётом динамической связи, возникающей в процессе резания. Приведены результаты моделирования в среде Matlab траекторий изменения частоты вращения шпинделя в зависимости от параметров серводвигателя и характеристик процесса. Впервые проведено моделирование процессов обработки металлов сверлением с учётом постоянно увеличивающегося момента сопротивления, обусловленного стружкообразованием. Представлен пример фазовой траектории, описывающей динамику формообразующих движений при сверлении глубоких отверстий с учётом увеличивающегося момента, связанного со стружкообразованием. Показано преобразование фазовых портретов в зависимости от параметров серводвигателя и процесса обработки. Приведены рекомендации по выбору параметров двигателя. Они зависят от динамической характеристики процесса обработки и влияния момента, обусловленного стружкообразованием.

131-136 47
Аннотация

Описано численное решение задачи упругого контакта двух зубьев косозубой цилиндрической передачи с круговым профилем зубьев в торцевом сечении. Задача решается с помощью программной системы конечноэлементного анализа ANSYS. Сформулированы принципы построения геометрической и конечноэлементной модели зацепления двух зубьев эллиптической передачи. Проведено тестирование конечноэлементной модели по интегральным критериям. Показано поверхностное распределение контактных давлений на рабочей поверхности зуба. Проводится сравнение максимальных контактных давлений в эллиптической и эвольвентной передачах. При решении тестовых задач установлено, что контактные давления в эллиптической передаче с круглым зубом распределяются неравномерно. На периферии пятна контакта располагаются концентраторы напряжений — здесь поверхностное давление может быть выше, чем максимальное давление в эвольвентной передаче.

137-143 35
Аннотация

По данным работ специалистов Германии и Франции волнообразный износ рельса способствует повышению интенсивности звукового излучения рельса. Кроме этого, учёт волнообразного износа фактически объясняет высокочастотный спектр шума рельса. Волнообразный износ рельса характеризуется двумя основными параметрами — амплитудой и шагом волнистости. Наличие волнистости приводит к высокочастотному воздействию на рельс при движении состава, так как частота воздействия представляет собой отношение скорости движения к шагу волнистости. Для определения силового воздействия на рельс при движении подвижного состава использованы уравнения Лагранжа. Скорости колебаний рельса получены из дифференциальных уравнений изгибных колебаний для различных способов укладки рельса: на сплошном основании, на деревянных и железобетонных шпалах. Показано, что при наличии волнообразного износа скорость движения в большей степени оказывает влияние на увеличение уровней шума.

144-152 45
Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований шума и вибрации на участке центробежной обработки труб лонжеронов вертолётов. Идентифицированы источники шума, определяющие очень высокое превышение уровней шума над предельными спектрами. В связи с тем, что снизить уровни шума в самом источнике до санитарных норм невозможно, добиться выполнения санитарных норм возможно только за счёт расчёта и проектирования звукозащитной конструкции с требуемой величиной звукоизоляции. Приведена схема системы шумозащиты, представляющая собой ограждение с высокой степенью герметизации. Обеспечение санитарных норм шума достигнуто в результате внедрения комплекса мероприятий, включающих звукозащитное ограждение оборудования для центробежной обработки и нанесения звукопоглощающей облицовки на стены и потолок производственного помещения.

153-159 41
Аннотация

Исследуется обобщённая траектория рабочего цикла агрегатной сверлильной головки (АСГ). В рассматриваемом случае АСГ отличается повышенным быстродействием и точностью позиционирования гидропривода подачи. Предлагается автоматизированный гидропривод, обеспечивающий структурно-параметрическое управление рабочим циклом и позиционированием АСГ. Представлена обобщённая математическая модель динамической системы гидропривода подачи АСГ. Вычислительный эксперимент позволил определить кинематические и динамические характеристики гидропривода подачи инструмента при управлении потоком на сливе. Установлено влияние скорости рабочей подачи на точность позиционирования инструмента при замедлении и в конце обработки. Это позволяет формировать оптимальные по быстродействию и точности позиционирования циклы в реальных условиях обработки.

СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

160-167 27
Аннотация

Описанный алгоритм оценки деловой репутации методом дисконтированных будущих денежных потоков позволяет принимать обоснованные инвестиционные решения. Особенностью данного метода является сложность расчётов, так как для построения модели необходимо располагать значительным объёмом информации. Следует отметить, что в модели дисконтированных будущих денежных потоков оценка деловой репутации для инвестиционных целей не требует высокой детализации расчётов, так как деловая репутация представляет собой неосязаемый актив и точно оценить её стоимость невозможно. В таком случае допустимо упростить расчёт, учитывая лишь существенные параметры модели. Чтобы провести корректный сравнительный анализ объектов инвестирования, необходимо оценить уровень существенности для каждой из сравниваемых организаций.

168-174 24
Аннотация

Рассмотрен общий методологический подход к управлению созданием и развитием экономических объединений государств. В основу подхода положено представление их создания в виде целенаправленного развивающегося процесса, движущей силой которого являются диалектическое единство и борьба между необходимостью и возможностью, концептуальным и конструктивным обликами объединения. Структурно процесс представлен в форме ориентированного графа, объединяющего его этапы и подэтапы. Последовательное выполнение задач этих этапов обеспечивает формирование обоснованных решений по созданию и развитию экономических объединений государств. Сложность и многообразие этих задач обусловливает необходимость их формализации. При этом ключевым элементом формализации является формальное представление процедуры сравнительной оценки вариантов объединения государств. Методология сравнительной оценки вариантов их объединения изложена с помощью формального аппарата теории множеств.

175-181 48
Аннотация

Целью исследования является повышение эффективности процессов создания, оценки и совершенствования систем менеджмента качества (СМК) машиностроительных предприятий. Разработанные ранее классификация и алгоритмы функционирования основных видов СМК дают возможность оптимизировать процессы, направленные на улучшение изделий и повышение качества жизни участников системы. В представленном типовом алгоритме отражены все возможные варианты действий по улучшению и наиболее эффективному использованию несоответствующей продукции. Данный алгоритм учитывает интересы потребителя и изготовителя и может быть применён на разных этапах жизненного цикла изделия. Анализ информации о результатах процесса управления несоответствующей продукцией позволяет совершенствовать применяемые модели и разрабатывать методики оптимизации. Таким образом появляются дополнительные возможности использования несоответствующих требованиям изделий по первоначальному или близкому к нему назначению. Как следствие, удаётся избежать их полной переработки.

182-189 21
Аннотация

Рассматриваются различные направления государственного экологического регулирования в сфере обращения промышленных отходов в Ростовской области. Оценка действующих механизмов регулирования промышленного отходообразования позволяет выявить основные их недостатки. Предлагается комплекс мероприятий, направленных на совершенствование нормативно-правового инструментария государственного экологического регулирования в сфере обращения промышленных отходов. Доработка нормативно-правовой базы будет способствовать решению проблем, связанных с образованием, накоплением, несанкционированным размещением промышленных отходов в Ростовской области. Повысится эффективность государственного контроля в сфере отходообразования. Кроме того, промышленные предприятия будут экономически заинтересованы в снижении вредного воздействия на окружающую среду.



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


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