Машиностроение и машиноведение. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Анализ возможности синтеза нитридных композиций TiN-BN, AlN-BN и Si3N4-TiN по азидной технологии СВС
Статья научная
В данной статье представлены оптимальные системы для синтеза в режиме азидной технологии СВС нитридных нано- и субмикрокристаллических продуктов (TiN-BN, AlN-BN и Si3N4-TiN) из систем, состоящих из азида натрия, химического элемента и/или галоидных солей. В работе построена химическая стадийность образования нитридных композиций AlN-BN, TiN-BN и Si3N4-TiN при синтезе оптимальных систем. Чистые нитридные композиции TiN-BN и Si3N4-TiN, без побочных продуктов удалось получить из систем «3Al+NH4BF4+4NaN3» и «3Si+(NH4)2TiF6+6NaN3» при следующем соотношении фаз в продукте: TiN (88 %), ВN (12 %) и TiN (28 %), α-Si3N4 (11 %), β-Si3N4 (61 %) соответственно. Чистую нитридную композицию AlN-BN без побочного продукта Na3AlF6 (9 %) синтезировать не удалось. В результате исследований был установлен размер и форма нитридных частиц синтезированного порошкового продукта: АlN - пластины размером 100-150 нм (толщина), BN и Na3AlF6 - равноосные частицы размером 300-400 нм; TiN волокна размером 70-90 нм в диаметре и BN - равноосные частицы размером 150-200 нм; α-Si3N4 - волокна размером 150-200 нм в диаметре, β-Si3N4 - столбики размером 200-300 нм в диаметре и TiN - равноосные частицы размером 100-120 нм.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ уровня остаточных напряжений третьего рода в системе «подложка-покрытие» инструмента холодной штамповки в зависимости от характера структурно-деформационных характеристик предварительной холодной деформации образцов из стали 20Х13 с износостойким покрытием. Проведена оценка характера интенсивности изменения величин остаточных напряжений как в металле модифицированных образцов, так и на покрытии в зависимости от ППД.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрено моделирование контакта элементов зубочелюстной системы человека с учетом и без учета однослойной защитной протетической конструкции из этиленвинилацетата (Eva). Выполнен анализ влияния геометрической конфигурации элементов зубных рядов на напряженно деформированное состояние и зоны контакта биомеханического контактного узла. Все расчетные схемы рассматриваются в осесимметричной постановке с учетом контактного взаимодействия с трением по сопрягаемым поверхностям. В работе проведена серия численных экспериментов для разного уровня силы индентирования 50-500 Н и установлено значительное снижение уровня интенсивности напряжения в твердых тканях зубов более чем на 60% при использовании однослойной защитной каппы. Установлено, что максимальное контактное давление для модели, учитывающей защитную каппу, в среднем меньше в 3 раза, чем у модели без учета протетической конструкции. Получены зависимости интенсивности напряжений и деформаций от силы индентирования в твердых тканях зубов и материале протетической конструкции. Установлена зависимость распределения полей интенсивности напряжений в твердых тканях зубов от геометрической конфигурации элементов зубного ряда. Контакт зубов через протетическую конструкцию с первоначально точечной зоной контакта в области смыкания зубов обладает наибольшим снижение уровня интенсивности напряжения более чем в 40 раз. Так же выполнена оценка влияния геометрических характеристик зубной нары на уровень пластических деформаций: зависимость пластической деформации от силы индентирования нелинейная и достигает при максимальной силе индентирования ~78% для расчетной схемы с изначально точечной зоной контактного в зоне смыкания зубов и ~28 % для остальных рассмотренных расчетных схем.
Бесплатно
Анализ задач управления требованиями к продукции и качеством продукции
Статья научная
Статья посвящена вопросам управления требованиями к продукции и качеством продукции аэрокосмической отрасли. Показана актуальность темы управления требованиями и качеством продукции. Обоснована необходимость разработки модели, содержащей формализованный процесс управления требованиями с внедренными процедурами управления качеством. Целью проводимого исследования является выделение свойств задач управления требованиями к продукции и управления качеством продукции и установление соотношения между ними. Задачи управления требованиями к продукции рассмотрены на примере проектирования изделия, как ключевого этапа формирования требований к изготавливаемой продукции. В основе анализа задач управления качеством продукции лежит процесс контроля качества изготавливаемых изделий, как процесс установления соответствия фактических значений параметров, описывающих продукцию, требованиям, предъявляемым к этой продукции. В статье представлена структура и свойства задач систем управления требованиями к продукции и управления качеством продукции на основе тандемной модели, также приведены правила взаимодействия элементов модели и установлено место задач систем управления качеством в решении задач системы управления требованиями. Рассмотрена специфика ключевых задач каждой из систем. Показано соотношение задач управления качеством и управления требованиями к продукции с использованием аппарата тандемных моделей. Предложенная в данной статье модель представления системы управления требованиями и системы управления качеством продукции предлагает установление границ между процессами данных систем. Использование аппарата тандемных моделей позволяет гарантировать соблюдение всех требований, формируемых в процессе функционирования систем управления качеством и управления требованиями. Полученные результаты могут использоваться для дальнейшей формализации процессов управления качеством с целью формирования методологии построения цифровой системы управления качеством продукции в аэрокосмической отрасли.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты исследования производства деталей из полимерных композиционных материалов для агрегатов самолета SSJ-100. Для проведения исследования предлагается метод имитационного моделирования и проводится его сравнение с аналитическими методами. Для разработки имитационной модели проводится сбор исходных данных, а также приводятся основные технологические аспекты производства деталей из полимерных композиционных материалов. В результате подготовки исходных данных определены потенциально проблемные места производственной системы. Проводится описание разработки логической части имитационной модели, а также ее структуры. В качестве способа продвижения времени в имитационной модели используется дискретно событийный подход. Для разработки имитационной модели применяется программный комплекс Tecnomatix Plant Simulation. Разработанная имитационная модель имеет иерархическую структуру. Это позволило создать несколько уровней вложенности, что положительно отразилось на последующих изменениях модели. При изменении части исходных данных модель автоматически подстраивалась и не требовала глобально доработки. На основе имитационной модели по исходным данным проведен анализ производственной системы и сделаны выводы о «узких» местах. Такими «узкими» местами в имитационной модели стали количество оснастки и операция термостатирования. В статье показана возможность оптимизации имитационной модели по исходным данным. При этом изменение распределения работ по участкам не затрагивается. Однако полная оптимизация модели позволила достичь лучшего результата. В результате оптимизации разработана новая имитационная модель. Имитационные прогоны разработанной модели получены оптимальные параметры производственной системы и составлены практические рекомендации. Таким образом, общее время изготовления 5 машино-комплектов деталей, снизилось на 15%. При этом уменьшились площади межоперационного хранения. С применением высокотехнологичного оборудования и введением третьего автоклава возможно снижение времени изготовления 5 машино-комплектов деталей на 35%. В данной статье показан успешный опыт применения имитационного моделирования для оптимизации производства деталей из ПКМ для самолета SSJ-100.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведен анализ аварийных ситуаций при эксплуатации резервуаров. Определены их причины и последствия. Рассмотрены возможности применения вероятностно-статистических критериев для определения стратегии действий по предотвращению и ликвидации последствий аварийных ситуаций, позволяющая производить научно-обоснованное стратегическое планирование мероприятий и минимизировать возможный уровень риска.
Бесплатно
Анализ инфразвукового излучения в условиях территории жилой застройки городского округа Самара
Статья научная
Рассматриваются вопросы воздействия инфразвука в условиях территории жилой застройки городского округа Самара. Проведен анализ источников инфразвукового излучения, оказывающих наиболее негативное воздействие. Рассмотрены особенности негативного воздействия инфразвука. Результаты измерений инфразвука позволяют прийти к выводу о превышении нормативных значений инфразвука в ряде зон территории жилой застройки городского округа Самара и о необходимости разработки и внедрения мероприятий по снижению негативного воздействия инфразвука.
Бесплатно
Статья научная
В статье анализируется кинематика формообразования алюминиевых листов методом имитационного моделирования, которые, изначально плоские, деформируются в пространстве, принимая поверхности сегментов оболочки полусферы. Такие поверхности рассматриваются как геометрические формы независимого пространства, то есть, соответствующие этим пространствам двумерные геометрии могут быть весьма удачными при их построении, рассматривая поверхности как пространство само по себе. Поэтому переход от трехмерной геометрии к двухмерной геометрии оказался более удобным для определения траекторий каждой точки на начальной плоской поверхности в соответствующую окончательную позицию в требуемой оболочке, что отражается в пространстве при формообразовании полусферических оболочек. Такая траектория точки и окончательная ее позиция вместе с траекториями и окончательными позициями других точек в требуемой оболочке составляют формообразующую деформацию, что может обеспечить получение оболочки с равномерной толщиной по всем геодезическим образующим поверхности оболочки заданной геометрической формы в конце процесса формообразования. В статье описаны результаты формообразования при моделировании сегментов - частей полусферы из алюминиевых листов сплава АМг6 толщиной 4,5 мм на специализированном растяжно-обтяжном прессе.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматриваются твердосплавные материалы из карбид вольфрама при детонационном покрытии корпуса алмазного долота. Рассмотрены различные свойств этих материалов при их разном составе. На основании приведенного анализа с учетом самых главных характеристик (сцепляемость напыляемого материала с поверхностью корпуса долота, микротвёрдость и изнашивание твердосплавного покрытия) выбран материал, наиболее подходящий для наплавки корпуса шестилопастного долота PDC. Представлено сцепление выбранного твердосплавного материала (ВК12) с поверхностью корпуса долота при детонационном напылении при необходимой толщине покрытия 200 мкм.
Бесплатно
Анализ организационных структур НИОКР и организации производства на примере проекта ИТЭР
Статья научная
Объектом исследования в настоящей статье является проект международного термоядерного экспериментального реактора - ИТЭР, строительство которого осуществляется на побережье Средиземного моря во Франции, цель которого демонстрация энергии Солнца на поверхности Земли. Статья состоит из следующих глав: введения, международный вклад в проект ИТЭР, теоретические аспекты организационных структур, обзор организационных структур домашних агентств для организации НИОКР составных частей ИТЭР и заключение.
Бесплатно
Анализ параметров качества при производстве хлебопекарной продукции
Статья научная
Качество и безопасность хлебобулочных изделий являются ключевыми факторами конкурентоспособности и потребительского доверия в условиях роста рынка и рисков фальсификации. В статье рассматривается комплексный подход к обеспечению качества продукции через многоуровневую систему контроля на всех этапах производства – от входного сырья до логистики готовых изделий. Основное внимание уделено анализу критически значимых аспектов: контроля качества сырья, соблюдения санитарно-гигиенических норм, влияния внешних факторов, автоматизации процессов и адаптации к рыночным трендам. Особый акцент сделан на контроле входных параметров, таких как мука, вода, дрожжи и добавки, с детализацией органолептических, физико-химических и микробиологических критериев их оценки. Для муки, как основного компонента, предложена трёхэтапная система проверки: лабораторный анализ, экспериментальная и производственная апробация, что позволяет прогнозировать её поведение в технологическом цикле. Стандарты регламентируют параметры готовой продукции, включая органолептические свойства, безопасность и маркировку. На примере сценариев (разработка низкокалорийного хлеба, оптимизация стоимости) продемонстрирована эффективность прогнозных моделей, которые минимизируют брак и ускоряют вывод продукции на рынок. Актуальность работы связана с трендами на «чистую этикетку» и сокращение консервантов, что усиливает зависимость качества от исходного сырья и точности технологических процессов.
Бесплатно
Статья научная
Требуется построить геометрическую модель обтяжного пуансона в новой системе координат, где для определения продольного формообразующего контура поверхности обтяжного пуансона воспользовались специальной параметризацией поверхности. Если пересечь двумя ортогональными плоскостями окрестность ее вершины в направлениях u и v, то в малой окрестности этой точки пересечения будут гладкими линиями i и j, которые можно считать нормальными сечениями гладкой поверхности. Такой прием получил развитие в дифференциальной геометрии, где большей частью изучаются локальные свойства поверхностей, для изучения которых достаточно рассматривать малые окрестности точки. Декартовы координаты x, y, ƶ выбираются так, что начало координат совпадает с точкой О, оси x и y лежат в касательной плоскости к поверхности в точке О, а ось ƶ направлена по нормали к поверхности в точке О, отображаемой как вершина поверхности обтяжного пуансона. При этом строим геометрическую модель обтяжного пуансона с учётом направления прокатки листовой заготовки. Была сориентирована поверхность обтяжного пуансона относительно основной линии кривизны по продольному формообразующему контуру, направление растяжения при обтяжке листовой заготовки совпало с направлением прокатки листа, а сам процесс проектирования твердотельного макета обтяжного пуансона выполнили в соответствующей системе вертикальных плоскостей симметрии F1 и F2, переведенной в пространство стола растяжно-обтяжного пресса. Экспериментально с помощью верификации расчетной модели было доказано, что такое совпадение, оказалось возможным, чтобы изготавливать оболочковые детали обшивки самолётов без гофрообразования. Был разработан метод геометрического моделирования обтяжного пуансона в новой системе координат с использованием программного пакета Siemens NX 12, пригодный для практического использования технологами предприятия.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается проблема формализации предметной области качества технического обслуживания транспортных средств через разработку онтологических моделей. Подчеркнута необходимость комплексного подхода к оценке качества обслуживания, учитывающего взаимосвязи между финансовыми, эксплуатационными, техническими и логистическими аспектами. Основная цель работы – предложить структурированную онтологическую модель, способную автоматизировать процессы анализа данных, прогнозирования отказов и принятия решений в контексте обслуживания автономных транспортных средств. Проанализировано три подхода на примере моделирования грузовика: иерархия классов с экземплярами, множественное наследование классов, декомпозиция на специализированные классы. Третий подход признан наиболее эффективным благодаря детализации, масштабируемости и автоматизации. При этом четкое разделение моделей, экземпляров и шаблонов устраняет неоднозначности, добавление новых классов не требует перестройки существующей структуры, и поддержка логического вывода позволяет использовать модель в системах поддержки принятия решений. Перспективы использования такого подхода заключаются в интеграции с IoT-датчиками для реального времени мониторинга автономного транспортного средства и применения машинного обучения для прогнозирования отказов на основе онтологических данных. Статья представляет ценность для специалистов в области логистики, ИТ-инфраструктуры и инженеров, занимающихся разработкой систем управления транспортными парками.
Бесплатно
Статья научная
Выявлено, что жесткая привязка поверхности оболочковых деталей обшивок к обводообразующим контурам самолета не позволяет исследовать некоторые свойства поверхностей, связанные с их внутренней геометрией, независимо от самого трехмерного пространства самолета. В случае задания поверхности оболочковой детали обшивок линиями кривизны в качестве сопряженных ортогональных координатных линий, форма обтяжного пуансона может быть охарактеризована через внутреннюю геометрию поверхности оболочки. Предлагаемая нами система форм симметрии позволяет создать устойчивый процесс формообразования обтяжкой листовой заготовки и обеспечить более рациональную кинематическую схему на растяжно-обтяжном прессе РО-3М.
Бесплатно
Анализ проблем и определение путей развития производственных систем автомобильного производства
Статья научная
В статье представлены результаты анализа текущих проблем сложившихся производственных систем автомобильного производства отечественных автопроизводителей. Предложен комплексный подход по преодолению выделенных проблем с учетом передового опыта мировых лидеров отрасли.
Бесплатно
Статья научная
Современные глобальные тренды обуславливают революционный переход развития промышленности на новые высокотехнологичные производства с инновационной инфраструктурой, управление которыми осуществляется искусственным интеллектом в рамках создания киберфизических систем. Все эти сложные преобразования невозможны без мощной научно-исследовательской составляющей, которая является фундаментом для осуществления быстрого и качественного перехода на инновационный пусть развития, способной обеспечить конкурентоспособность отечественной промышленности на мировом уровне. Важнейшими компонентами научно-исследовательского развития являются - разработка, внедрение и использование новейших производственных разработок, численность персонала, занятого научными исследованиями опытно-конструкторскими разработками, а также государственная поддержка в виде финансирования и реализации различных стимулирующих грантовых программ. Целью статьи является прогнозирование трендов научно-исследовательского развития промышленности. Для решения поставленной цели в работе решены следующие задачи: приведен обзор российской и иностранной литературы в области применения методов математического моделирования для выявления трендов развития промышленности; определение круга показателей, характеризующих уровень научно-исследовательского развития; построены линии трендов для прогнозирования показателей на будущий период; рассмотрены возможности применения методов нейросетевого моделирования с использованием современных информационных ресурсов. Для решения поставленных задач в статье использованы следующие методы: методы описательной статистики, корреляционно-регрессионный анализ, полиномиальная линия тренда, обучение нейросетей на базе программного пакета Wolfram Mathematica. Обоснование возможностей применения современных методов математического моделирования для оценки тенденций научно-исследовательского развития может стать перспективным инструментом для совершенствования государственного регулирования промышленности страны.
Бесплатно
Статья научная
В статье анализируется эффективность методов организации прикладных исследований в конструкторской и инновационной системах создания наукоемкой продукции. Для этих систем построены вероятностные модели оценки длительности программ разработки комплексов технологий. С их помощью оценивается, насколько учет технологической общности различных перспективных изделий позволяет сократить время их выхода на стадию опытно-конструкторских работ.
Бесплатно
Статья научная
Выполнено аналитическое исследование сил шлифования при наложении ультразвуковых колебаний (УЗК) с амплитудой, обеспечивающей прерывистый контакт абразивных зерен круга с заготовкой. Сила шлифования определена как сумма сил от отдельных зерен круга, расположенных на различных участках траектории их перемещения относительно обрабатываемой поверхности заготовки. При перемещении зерна в зоне контакта круга с заготовкой режим его работы изменяется и зависит от фазы колебаний. Перемещаясь относительно заготовки, зерно осуществляет пластическое деформирование и микрорезание, на части траектории может выйти из контакта с заготовкой. Последовательность реализации этих режимов зависит от фазы УЗК. Составляющие силы шлифования рассчитали как среднее арифметическое их значений, определенных при различных фазах колебаний. Координаты точек на траектории движении зерна, соответствующих изменению режима его работы, определили численным методом. Численное моделирование сил с использованием полученных зависимостей и экспериментальное исследование выполнено для плоского шлифования периферией круга заготовок из стали 12Х18Н10Т. Частота накладываемых УЗК - 18,6 кГц; амплитуда колебаний в направлении, совпадающем с осью шлифовального круга - 10 мкм. Для наложения колебаний на заготовку в процессе экспериментальных исследований использовали устройство, в котором заготовка является одним из звеньев колебательной системы. Установлено, что разность между расчетными и экспериментальными значениями составляющих силы шлифования составляет 8 … 15%. При наложении УЗК силы шлифования ниже на 20 … 21 %, чем без их применения.
Бесплатно
Аппроксимационная модель динамических жесткостных характеристик гидравлических виброизоляторов
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы использования гидравлических виброопор при проектировании систем виброизоляции. Предложена методика применения аппроксимирующих функций для учета динамической жесткости виброизоляторов при проведении расчетов механических систем, имеющих упругие и демпфирующие связи. Приводятся результаты расчета одномассовой системы с гидроопорой и сопоставление результатов с экспериментальными данными.
Бесплатно
Армирование сплава Al-5%Cu наночастицами карбида титана методом CВC в расплаве
Статья научная
Дан обзор жидкофазных методов получения алюмоматричных композиционных материалов (КМ) при дисперсном армировании сплава Al-5%Cu частицами TiC. Обсуждены особенности и достоинства применения процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (CВC) для создания наноструктурных КМ. Представлены результаты экспериментов по получению КМ состава Al-5%Cu-10%TiC с однородной структурой методом СВС наночастиц TiC при вводе в расплав матричного сплава шихты из элементных порошков титана и углерода с добавкой галоидной соли Na2TiF6. Показано значительное увеличение прочностных характеристик полученного наноструктурного композиционного материала при одновременном сохранении высокого уровня пластичности.
Бесплатно
