Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1562
Классификация комбинированных методов обработки
Статья научная
Представлена классификация существующих высокопроизводительных комбинированных методов обработки. Рассмотрена их структура и виды формообразующих воздействий на заготовку. Показана область эффективного применения комбинированных методов в машиностроении.
Бесплатно
Статья научная
Предложен усовершенствованный метод построения и обучения однослойных импульсных нейронных сетей. Разработанный метод позволяет применять однослойные импульсные нейронные сети, кодирующие каждое измерение входных данных одним нейроном входного слоя, для распознавания разномасштабных и пересекающихся кластеров при обучении «без учителя». Представленный подход позволяет получить приемлемую точность классификации и способность распознавания сложных кластеров данных при значительно упрощённой структуре нейронной сети.
Бесплатно
Ковшовые рабочие органы с конвейерным днищем: систематика и конструктивные особенности
Статья научная
Введение. Рассматривается создание новых типов ковшовых рабочих органов экскаваторов путем синтеза технических решений по улучшению транспортирующих функций днища. Эти решения основаны на снижении сопротивлений и энергоемкости при внедрении и зачерпывании за счет перехода от трения скольжения к трению качения во время перемещения горной массы по днищу ковша. Материалы и методы. Анализ процессов погрузки и транспортировки сыпучих материалов с использованием существующих погрузочных средств выявил конструктивные недостатки, влияющие на эффективность их работы. Поиск перспективных конструктивных схем погрузочных органов осуществлялся на основе накопленного опыта и изучения морфологических особенностей существующего оборудования. Выполнены комбинаторный анализ возможных сочетаний элементов с разнообразным их качественным составом, взаимным расположением, наложенными связями и синтез новых технических решений погрузочнотранспортных модулей. Результаты исследования. Результатами реализации морфологического синтеза явились систематизация и разработка конструкций ковшовых рабочих органов с днищем в виде роликовой поверхности и замкнутой ленты, а также с приводным механизмом конвейерного типа. Использование роликов в качестве опорной поверхности погруженного горного массива приводит к уменьшению сил трения и снижению энергоемкости рабочего процесса. Кроме того, вращающиеся ролики обеспечивают равномерное истирание рабочей поверхности, что значительно увеличивает время до выхода из строя оборудования и повышает эффективность технологического процесса. Рабочие органы с приводным механизмом позволяют активизировать взаимодействие днища конвейера в виде замкнутой ленты с горной массой и, как следствие, ускорить процесс заполнения емкости ковша.Обсуждение и заключения. Ковшовые рабочие органы, описанные в работе, выгодно отличаются от существующих аналогов тем, что они обеспечивают сокращение времени внедрения, черпания и выгрузки, снижение удельной энергоемкости, увеличение наполнения ковша, что, в конечном счете, способствует повышению производительности. Некоторое повышение конструктивной сложности и стоимости рабочего органа приводят к дополнительным капитальным затратам, которые окупаются в течение двух-четырех месяцев.
Бесплатно
Колебания неоднородного пороупругого слоя с пустыми порами
Статья научная
В рамках плоской деформации рассмотрена задача об установившихся колебаниях неоднородного по толщине изотропного пористого упругого слоя с пустыми порами. Нижняя грань слоя сцеплена с абсолютно жёстким основанием, колебания вызываются поверхностной нагрузкой на верхней грани. При известных законах неоднородности для аналогов параметров Ляме — положительных функциях вертикальной координаты — колебания слоя описываются системой трёх уравнений в частных производных второго порядка с переменными коэффициентами. С помощью преобразования Фурье и обращения некоторых операторов задача сведена к системе трёх интегральных уравнений Фредгольма второго рода с непрерывными ядрами. Предложен численный метод нахождения трансформант на основе метода коллокаций. С помощью численного обращения преобразования Фурье осуществлён расчёт вектора смещения и функции относительного объёма.
Бесплатно
Количественная оценка качества подготовки учебной дисциплины
Статья научная
Разработана оригинальная количественная оценка качества подготовки учебной дисциплины, учитывающая все факторы, определяющие это качество, и характеризующая одно из собственных свойств построенной модели функционирования процесса подготовки этой дисциплины.
Бесплатно
Статья научная
Ставится задача улучшения точностных свойств быстрых приближённых алгоритмов без значительного ухудшения их ресурсных свойств. Предложен подход комбинированного применения модифицированного алгоритма Романовского (МАР) и селективно-перестановочного алгоритма (СПА) для решения однородных распределительных задач (ОРЗ). Подход основывается на улучшении приближённого решения, полученного модифицированным алгоритмом Романовского, путём выборочного обмена заданиями между исполнителями. Осуществлён сравнительный анализ с такими приближёнными алгоритмами, как метод критического пути (МКП) и эволюционно-генетический алгоритм (ЭГА). Проведены вычислительные эксперименты при разных значениях параметров задачи. Комбинированное применение МАР и СПА для решения ОРЗ невысоких размерностей позволяет достигать достаточно высоких ресурсно-точностных показателей по сравнению с другими приближёнными алгоритмами. Однако на более высоких размерностях задач СПА ни разу не улучшил решения, полученные МАР, что, скорее всего, обусловлено высокими точностными характеристиками МАР. Поэтому целесообразность комбинированного использования МАР и СПА для решения ОРЗ высоких размерностей требует дальнейшего исследования.
Бесплатно
Коммерциализация инновационной деятельности и сущность инновационного предпринимательства
Статья научная
Раскрыты концептуальные основы коммерциализации в условиях рыночной экономики. Дан анализ сущности инновационного предпринимательства в сфере регулирования коммерческой инновационной деятельности. Освещены основные проблемы инновационного предпринимательства.
Бесплатно
Комплексная оценка производственной технологичности изделий
Статья научная
Введение. Оценка производственной технологичности изготавливаемых изделий - этап технологической подготовки и ключевой аспект развития современных производственных механообрабатывающих систем - является актуальной задачей современного машиностроения. В этой связи теоретические и практические исследования по разработке методических подходов к определению весовой значимости количественных показателей при оценке производственной технологичности деталей являются весьма актуальными. Целью представленной работы явилась разработка метода оценки, нацеленного на повышение качества обработки деталей и эффективности функционирования многономенклатурных производственных систем на основе разработки дополнительных количественных показателей оценки производственной технологичности.Материалы и методы. Для оценки влияния количественных производственных показателей, связанных с затратами времени при простое оборудования, создана модель прогнозирования потоков событий поступления партий деталей на изготовление на определенную операцию и потоков обработанных деталей с использованием аппарата теории массового обслуживания. Такой подход позволяет учесть, как конструкторско-технологические характеристики деталей, особенности конкретной производственной системы, так и складывающуюся производственную ситуацию.Результаты исследования. Посредством оценки возможного влияния на составляющие при расчете штучно-калькуляционного времени (Тшт.к.) на уровне технологической операции была определена степень влияния показателей технологичности. Установлены взаимосвязи между показателями технологичности и затратами по всем статьям технологической себестоимости обработки заготовки (СОП), а также затратами, связанными с организационными простоями оборудования (Спр.о.i). С помощью применения аппарата парных сравнений при принятии решений применительно ко всем структурным элементам производственных затрат определена степень влияния показателей технологичности относительно других показателей. Обсуждение и заключение. Описан подход к выполнению данной проектной процедуры, позволяющий учитывать состав и возможности технологического оборудования конкретного производства и реально складывающуюся производственную ситуацию. Разработанные формализованные модели позволяют комплексно спрогнозировать влияние показателей технологичности деталей на эффективность функционирования механообрабатывающих систем при их изготовлении.
Бесплатно
Комплексная оценка эффективности управленческого труда
Другой
Предлагается комплексная оценка эффективности труда руководителей и специалистов предприятия, учитывающая как качественные характеристики этого труда (результат труда, качество труда, квалификация), так и количественные результаты, характеризующие финансово-экономическую деятельность предприятия.
Бесплатно
Статья научная
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.
Бесплатно
Комплексный анализ эффективности ультразвуковой обработки медицинского инструмента
Статья научная
Представлены результаты исследований эффектов ультразвукового обеззараживания поверхности медицинского инструмента в комплексе со структурными трансформациями материала, происходящими под воздействием ультразвуковых колебаний. Исследования проведены в целях выбора эффективных режимов ультразвуковой обработки.
Бесплатно
Композиционный синтез квазиоптимальных по быстродействию систем управления высокого порядка
Статья научная
Предложен аппроксимационный метод нахождения квазиоптимальных по быстродействию управлений гладкими стационарными системами, удовлетворяющими ряду структурных ограничений. Построена методика синтеза законов реализации обратных связей, реализующих квазиоптимальное по быстродействию управление нелинейными системами. Особенностью методики является то, что она позволяет использовать результаты синтеза системы низкого порядка для построения закона управления системой более высокого порядка. Это позволяет реализовать композиционный синтез САУ теоретически любого порядка на основе эффективного и надежного результата, полученного для динамической системы первого порядка. Ключевые слова: динамическая система, закон управления, быстродействие, квазиоптимальность, синтез, аппроксимация, композиционный подход.
Бесплатно
Компьютерная программа подбора праймеров для LAMP-амплификации
Статья научная
Введение. На сегодняшний день существует множество способов амплификации нуклеиновых кислот и у каждого способа есть ряд достоинств и недостатков. Одним из наиболее популярных способов является петлевая изотермическая амплификация (Loop-mediated isothermal AMPlification, LAMP). В отличие от термоциклических реакций, таких как ПЦР (полимеразная цепная реакция), для которых требуется смена трех температурных режимов и дорогостоящее оборудование, в LAMP вся реакция проходит при одной температуре и с максимальной на данный момент скоростью. Важным компонентом проведения LAMP-амплификации являются праймеры (обычно 20-25 нуклеотидов), которые необходимо подбирать к определенному участку нуклеотидной последовательности. Известно, что последовательность ДНК содержит четыре нуклеотида: А - аденин и Т - тимин, Г - гуанин и Ц - цитозин. Вариантов перестановок этих нуклеотидов огромное множество, и проанализировать вручную такое большое количество данных практически невозможно, поэтому возникает необходимость в использовании современных компьютерных технологий. Для дизайна ПЦР-праймеров предложено более 150 компьютерных программ, в то время как для LAMP-праймеров их менее 10, и каждая из них имеет ряд недостатков, например, по длине анализируемого участка. Поэтому целью данной работы является разработка новой отечественной компьютерной программы дизайна специфичных праймеров именно для LAMP.Материалы и методы. В основе алгоритма поиска праймеров лежит линейный поиск подстроки в строке с учетом критериев подбора праймеров для LAMP. Программный комплекс дизайна LAMP-праймеров разработан на языке программирования Python. Для работы с различными ДНК и РНК использовалась библиотека bioPython, а для разработки интерфейса - фреймворк Qt.Результаты исследования. Предложена модификация метода прямого перебора с использованием трафаретного подхода, учитывающего GC-состав и температуру отжига праймеров в зависимости от их структуры. Разработан комплекс программ с дружелюбным интерфейсом, учитывающий критерии дизайна праймеров: получены свидетельства о регистрации программ для ЭВМ (LAMPrimers iQ № 2022617417 от 20 апреля 2022 года, LAMPrimers iQ_loop № 2023662840 от 14 июня 2023 года). Программа есть в открытом доступе по адресу: https://github.com/Restily/LAMPrimers-iQОбсуждение и заключение. Разработанные программные комплексы могут использоваться для исследований и анализа в области молекулярной биологии и генетики, для создания диагностических тест-систем, обеспечивающих высокую чувствительность и достоверность обнаружения специфических ДНК и РНК. Программные комплексы могут применяться в научно-исследовательских институтах и лабораториях, занимающихся амплификацией нуклеиновых кислот. Результаты оценки подобранных наборов праймеров для реакции LAMP апробированы, и эффективность рабочих наборов с помощью программы LAMPrimers iQ доказана экспериментально на примере обнаружения генетического материала коронавируса SARS-CoV-2.
Бесплатно
Компьютерное моделирование асинхронного электропривода с гидромуфтой
Статья научная
Рассмотрены вопросы компьютерного моделирования асинхронного электропривода с гидромуфтой с постоянным и переменным заполнением жидкостью.
Бесплатно
Краткое сообщение
Разработан и зарегистрирован новый алгоритм и база данных «Drug», позволяющие прогнозировать новые виды действия известных лекарственных средств. Алгоритм основан на сравнении набора квантово-химических и геометрических дескрипторов молекул методами многомерной статистики. Результаты работы алгоритма получили практическое подтверждение для четырех препаратов: цетрина (цетиризин), глюренорма (гликвидон), моэкса (моэксиприл) и дилтиазема (дилтиазем).
Бесплатно
Статья научная
Решена задача разработки компьютерных моделей списочных декодеров Гурусва-ми-Судана для обобщенных кодов Рида-Соломона и конкатенированных обобщенных кодов Рида-Соломона с кодами Адамара: разработан точный алгоритм списочного декодирования конкатенированных кодов, получены структурные схемы и программные реализации декодеров.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется возможность определения полей подвижности воздуха, температур и концентраций вредных веществ на основе конечно-элементного моделирования процессов массопереноса загрязнений в производственной среде с учётом завихрений воздушных потоков.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается моделирование пьезоэлектрического генератора, который является элементом устройства накопления энергии. Пьезоэлектрический генератор представляет собой консольно-закреплённую пластину, на которую наклеены пьезоэлектрические элементы и присоединена инерционная масса. Исследуются два варианта возбуждения колебаний пластины. В первом - закреплённая сторона совершает вертикальные гармонические колебания на заданной частоте и с заданной амплитудой, во втором к этой стороне приложена сила, изменяющаяся по гармоническому закону. В качестве математической модели устройства рассматривается трёхмерная краевая задача линейной теории электроупругости для составного упругого и пьзоэлектрического тела. Решение краевой задачи проводится методом конечных элементов в пакете ANSYS. При численном решении в качестве пьезоэлектрического материала взята пьезокерамика ПКР-7М, а в качестве материала пластины рассмотрены стеклопластик, дюраль, сталь. В качестве материала инерционной массы используется алюминий. Численно исследованы два случая колебания на резонансной частоте и колебания в низкочастотной области на частоте значительно меньшей частоты первого резонанса. Проведено исследование зависимости резонансной частоты устройства от толщины пластины для различных материалов и от величины массы инерционного элемента. Результаты представлены в виде графиков, позволяющих найти резонансную частоту для определённых размеров. Исследованы зависимости выходного потенциала на свободных электродах пьезоэлементов на резонансных частотах и в низкочастотной области от этих же параметров, эти результаты представлены также в виде графиков, что позволяет конструктору выбрать рациональные размеры элементов и сочетание материалов для достижения наибольшей эффективности устройства.
Бесплатно
Конечно-элементное моделирование совместной работы оползня скольжения и защитного сооружения
Статья научная
Введение. В рамках задачи о плоской деформации разработана конечно-элементная модель оползневого склона естественного залегания, позволяющая учитывать совместную работу оползня скольжения и защитного инженерного сооружения. Для учета физической нелинейности материала слоев склона использована модель Друкера-Прагера. Для активации кинематической нестабильности в расчетную схему введена упруго-вязкая прослойка, вдоль которой происходит скольжение оползневого слоя.Материалы и методы. Численные эксперименты выполнены с помощью программного комплекса ANSYS Mechanical, в котором реализован метод конечных элементов в форме метода перемещений. Дискретизация склона выполнена на базе плоских четырех узловых конечных элементов PLANE42. Для моделирования смещения оползневого слоя относительно неподвижного основания применены комбинированные упруговязкие элементы COMBIN14. Результаты исследования. Формализована физически нелинейная модель оползневого склона естественного залегания, состоящая из основания, оползневого слоя и упруго-вязкой прослойки. Разработана инженерная методика анализа напряженно-деформированного состояния системы «склон-защитное сооружение» с учетом кинематической нестабильности оползневого слоя. Проведена серия вычислительных экспериментов. Обсуждение и заключение. На основании выполненных расчетов показано, что предлагаемая методика позволяет уточнить силовое воздействие оползневого слоя на защитное сооружение и, тем самым, повысить надежность оценки рисков при активизации оползневого процесса.
Бесплатно
Конечноэлементное моделирование конструкций из неоднородных материалов с усложнёнными свойствами
Статья научная
Рассмотрены два алгоритма конечноэлементного моделирования неоднородных свойств, в том числе при связности механических и электрических полей. В первом случае неоднородные механические и пьезоэлектрические свойства тела задаются в виде аналитических зависимостей в некоторых классах функций. Во втором предполагается, что функции, описывающие неоднородные свойства, известны в дискретном наборе точек. Неоднородные свойства учитываются при вычислении элементных матриц. Для этого во втором случае интерполяция неоднородных свойств внутри тела осуществляется двумя способами: с помощью сплайнов, реализующих модель тонкой упругой пластины, и сплайнов Ж. Менге. Предложенные алгоритмы реализованы в виде модулей конечноэлементного комплекса ACELAN. Разработанное программное обеспечение может быть использовано при решении статических и динамических задач для неоднородных упругих и электроупругих тел. Приведены соответствующие примеры.
Бесплатно
