Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1562
Статья научная
Описывается функциональная схема пневмосепаратора, имеющего в своём составе два пневмоканала с известными характеристиками воздушного потока. Каждый пневмоканал для расчёта разбит на участки с различными вероятностными характеристиками распределения скоростей воздушного потока, различным фракционным составом и скоростями витания каждого компонента. Определены математические выражения усредняющие показатели пневмосепарации по всей ширине последовательно функционирующих двух пневмоканалов. Построена стохастическая квазистатичная математическая модель процесса функционирования пневмосепаратора с двумя пневмоканалами. Проведено моделирование процесса пневмосепарации при заданных технологических характеристиках компонентов вороха, их долевого содержания в ворохе и структуры воздушного потока, поступающего в пневмоканалы. Приведены результаты параметрического синтеза пневмосепаратора, технологические показатели его функционирования, показаны долевые составляющие компонентов вороха и их массовые показатели в каждой выделенной фракции, установлена возможность пневмосепарации измельчённого соломистого вороха на задаваемые фракции при производительности 0,689 кг/(м∙с).
Бесплатно
Моделирование процесса стабилизации частоты генераторов в инфокоммуникационных системах
Статья научная
Целью исследования является моделирование процесса стабилизации частоты генераторов на примере составной части системы сотовой связи «центр коммутации - базовые станции». Задача данной работы - установление зависимостей между параметрами генераторов (число, рабочие частоты и относительные нестабильности) и стабильностью частоты генераторов. В основе исследования - применение численно-аналитической модели сигналов генераторов, формирование функции правдоподобия, из условия максимума которой определяются несмещенные, асимптотически эффективные и состоятельные оценки частоты каждого генератора. Результаты изысканий позволяют утверждать следующее. При совместной обработке измеренных значений фаз сигналов одновременно и независимо функционирующих генераторов можно получать несмещенные, асимптотически эффективные и состоятельные оценки частоты генераторов. Таким образом обеспечивается повышение стабильности частоты. Использование численного моделирования позволило оценить выигрыш в снижении относительной нестабильности частоты сигналов в зависимости от таких параметров инфокоммуникационной системы, как число генераторов и их относительные нестабильности.
Бесплатно
Моделирование процесса фракционной очистки зерна в зерноочистительном агрегате
Статья научная
Приведен общий подход построения математической модели процесса фракционной очистки зерна в зерноочистительном агрегате с различными структурными схемами, синтезированы их рациональные параметры и функциональные показатели.
Бесплатно
Моделирование процесса функционирования зерноочистительного агрегата
Статья научная
Приведен общий подход построения математической модели процесса функционирования зерноочистительного агрегата с различными структурными схемами, синтезированы их рациональные параметры и функциональные показатели.
Бесплатно
Статья научная
Приведена методология оценки параметров воздушных потоков в воздушно-решетной очистке зерноуборочного комбайна с двухсекционным вентилятором, показана целесообразность использования двухсекционного вентилятора в воздушно-решетной очистке зернокомбайна.
Бесплатно
Статья научная
Приводится постановка задачи моделирования процесса шумообразования шпиндельных бабок сверлильных деревообрабатывающих станков с опорами двойного действия с газовой смазкой. Даётся расчёт нагрузочных характеристик упорного газодинамического подшипника двойного действия в случае, когда элементы (ползуны), расположенные по обе стороны от направляющей, совершают колебания в направлении, перпендикулярном плоскости направляющей.
Бесплатно
Моделирование процессов обработки фасонных поверхностей деталей свободным абразивом
Статья научная
Рассчитаны теоретико-вероятностные модели процесса единичного взаимодействия абразивных гранул с поверхностью детали, съема металла и формирования качества поверхностного слоя при обработке фасонных поверхностей свободными абразивами. Установлены закономерности формирования полей скоростей и напряжений гранулированных абразивных сред при прямом компьютерном моделировании. Разработана методика проектирования технологических процессов обработки фасонных деталей, позволяющая обеспечить минимальное время обработки за счет рационального выбора характеристик рабочей среды и режимов обработки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Обратные задачи представляют собой специфический тип задач, где изучаются последствия явлений с целью определения их причин. Они широко используются в научных исследованиях, особенно тех, что имеют дело с большими объемами экспериментальных данных. В представленном исследовании рассмотрены обратные задачи в машиностроении и диагностике конструкций. Эти области требуют точных методов для выявления в различных материалах внутренних дефектов, которые могут иметь критические значения для обеспечения безопасности и эффективности использования технических конструкций. Несмотря на множество имеющихся методов дефектоскопии существует потребность в инновационных разработках, способных обеспечить ее более высокую точность и эффективность. В данном исследовании объединены различные научные методы и технологии, оно открывает новые перспективы в неразрушающем контроле для обнаружения внутренних дефектов в различных материалах и структурах. Его цель - развитие и внедрение методов неразрушающего контроля на основе нейросетевого аппарата для повышения точности идентификации дефектов, а также разработка нейросетевой модели и оценка ее эффективности для усовершенствования процесса ультразвуковой визуализации внутренних дефектов в твердых материалах. В связи с этим задача, которую предстоит решить для достижения поставленной цели, заключается в создании надежного инструмента для точной визуализации размеров, форм, местоположения и ориентации внутренних дефектов в различных материалах.Материалы и методы. Применяется методика определения геометрических параметров дефектов в материалах с использованием неразрушающего контроля. Также используется метод, объединяющий моделирование распространения ультразвуковых волн в акустической среде и технологии искусственных нейронных сетей. Он выявляет нелинейные связи между геометрическими характеристиками дефектов и амплитудно-частотными и амплитудно-временными данными, полученными при анализе сигналов. Искусственные нейронные сети представляют собой модель, которая может обучаться на примерах, что позволяет эффективно решать задачи, которые сложно выразить в традиционных формах. В исследовании используется метод конечных разностей во временной области. Он применяется для идентификации и визуализации внутренних дефектов в материалах с использованием ультразвукового неразрушающего контроля и сверточных генеративных нейронных сетей.Результаты исследования. Разработана сверточная нейронная сеть для визуализации внутренних дефектов с использованием техник ультразвукового неразрушающего контроля. Эта нейронная сеть успешно определяет размер дефектов, их местоположение, форму и ориентацию с высокой точностью и надежностью.Обсуждение и заключение. Авторы подчеркивают ключевое влияние размера дефекта на точность ультразвуковой визуализации в различных сценариях. Проведенная валидация модели для трех различных случаев дефектов с разными механическими параметрами показала, что для успешной визуализации дефектов длина волны ультразвукового импульса должна быть в десятки раз меньше размера дефекта. При анализе влияния размера дефектов на точность работы нейронной сети выявлено, что ошибка визуализации увеличивается для дефектов меньшего размера.Установлено также, что относительная скорость звука в материалах оказывает большее влияние на точность метода, чем относительная плотность материала. На основании полученных авторами результатов можно утверждать, что разработанные методики и технические решения имеют большое значение для будущих исследований в области дефектоскопии, обладают весомым потенциалом для научных и практических сфер применения.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является исследование электродинамических процессов в частотно-управляемом электроприводе (ЧУЭП) методом математического моделирования - в частности, в режиме двухтокового динамического торможения с учетом 5-й и 7-й гармоник тока статора асинхронного двигателя (АД). Приведены особенности формирования автономным инвертором напряжения (АИН) низких частот (0,2-15 Гц) тока статора АД, сопровождаемого дополнительными потерями электроэнергии в ЧУЭП и появлением пульсирующих моментов на валу АД, вызывающих неравномерность движения исполнительного механизма (ИМ) рабочего органа (РО) технологической машины (ТМ) в зоне малой скорости и усложняющих их позиционирование в заданное положение. При неоднозначности сил трения в звеньях подвижности ИМ РО и наличии пульсирующих моментов на валу АД реализовать программное торможение ЧУЭП без коррекции закона движения достаточно трудно. Для решения этой проблемы в ЧУЭП авторы предлагают, во-первых, использовать пространственно-векторную широтно-импульсную модуляцию (ПВ ШИМ) с m-кратной подмодуляцией несущей частоты (НЧ) и без подмодуляции в режиме торможения АД. Во-вторых, целесообразно применить (кратковременно в зоне малой скорости) принцип вибрационной линеаризации для снижения коэффициента трения К до пониженного значения (Кэф) в звеньях подвижности ИМ РО за счет микровибрации ротора АД, обусловленной 5-й и 7-й гармониками тока статора. Таким образом, работа по моделированию ЧУЭП (в программном пакете Matlab + Simulink) позволила уточнить влияние 5-й и 7-й гармоник тока статора АД на возможность программного осуществления двухтокового режима динамического торможения ЧУЭП при снижении общих потерь электроэнергии в зоне малой скорости движения ИМ РО. Кроме того, была подтверждена возможность применения в типовых схемах АИН - АД предлагаемых решений электроприводов мехатронных и робототехнических систем широкого назначения с повышенными требованиями к позиционированию.
Бесплатно
Моделирование сборочной технологичности конструкции изделий в интегрированных САПР
Статья научная
Исследованы вопросы оценки и отработки конструкции изделий на технологичность в интегрированных САПР. Подробно рассмотрена процедура анализа сборочной технологичности конструкции при помощи методологии DFMA. Приведен пример моделирования и оценки сборочной технологичности для нескольких вариантов конструкции изделия.
Бесплатно
Моделирование системы гидромеханического привода рабочего органа мобильной технологической машины
Статья научная
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.
Бесплатно
Моделирование технических систем в среде ПК «МВТУ»
Статья научная
Кратко излагаются сведения об отечественном программном комплексе «МВТУ». Приводится пример моделирования технической системы, иллюстрирующий высокую эффективность программного комплекса
Бесплатно
Моделирование технологической операции предварительной сепарации зернового вороха
Статья научная
Приведен общий подход построения стохастической функциональной многомерной аналитической модели, описывающей системную сепарацию сыпучих материалов на транспортерном скельператоре, выполняющем одну из частных операций в зерноочистительных машинах для предварительной очистки зерна.
Бесплатно
Моделирование трехмерных полей упругих деформаций с помощью метода точечных источников
Статья научная
Целью работы является исследование возможности и эффективности трехмерных численных моделей полей упругих напряжений в деформированных твердых телах. При построении моделей используется метод точечных источников поля (МТИ), называемый в зарубежной литературе методом фундаментальных решений. Описывается построение системы МТИ при моделировании полей различной физической природы. Вводится понятие точечного источника поля упругих смещений в деформированном твердом теле. Результатом работы является построение МТИ системы, которую можно использовать для решения трехмерных задач теории упругости - например, для решения классических первой и второй граничных задач теории упругости (когда на границе заданы либо напряжения, либо смещения), а также смешанной граничной задачи (когда на одной части границы заданы смещения, а на другой - напряжения). Исследуются свойства МТИ при решении стандартной задачи, задачи Дирихле для круговой области. Найдены зависимости погрешности численного решения от параметров задачи - в частности, таких, как число зарядов, моделирующих искомое поле, удаленность зарядов от границ области решения. Решается тестовая задача расчета поля деформаций в шаровой области. На основании полученных результатов делается следующий вывод. При численном решении трехмерных задач теории упругости наблюдается убывающая экспоненциальная зависимость погрешности МТИ от квадратного корня из числа моделирующих зарядов. Это свойство позволяет получить численное решение с весьма низкой относительной погрешностью, что свидетельствует о перспективности использования МТИ при численном решении задач теории упругости, в том числе и при решении трехмерных задач
Бесплатно
Статья научная
Показано, что магнитодинамическая обработка, реализуемая в условиях вращающегося электромагнитного поля, является разновидностью динамических методов упрочнения конвективными потоками свободнодвижущихся инденторов. Для оценки параметров качества поверхностного слоя, формируемого в процессе магнитодинамической обработки, предложено использовать аналитические зависимости, полученные путём аппроксимации экспериментальных данных влияния динамических методов поверхностно-пластического деформиро-вания (ППД) на качество упрочненного слоя деталей. Получено выражение, подтверждающее экспериментально установленный факт, что основной вклад в формирование параметров качества упрочнённого слоя вносит первоначальное сплошное покрытие обрабатываемой поверхности пластическими отпечатками. Предложена аналитическая модель функционала, устанавливающего характер изменения параметров качества поверхностного слоя в зависимости от кратности покрытия поверхности следами ударно-импульсного воздействия свободнодвижущихся инденторов. Сравнительный анализ экспериментальных данных, полученных в процессе магнитодинамической обработки, с расчетными показал приемлемость предложенных моделей для прогнозирования параметров качества упрочнённого поверхностного слоя.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты теоретического описания шумообразования крупногабаритного оборудования в соразмерном помещении при наличии шумозащитной конструкции. Исходя из условий обеспечения санитарных норм шума получено выражение необходимой толщины элементов звукоизолирующей конструкции. Определены зависимости мощности применительно к длинномерным деталям.
Бесплатно
Моделирование шумообразования тонких пил
Статья научная
Приведены зависимости уровней шума, создаваемого тонкими пилами металлорежущих и деревообрабатывающих станков. Показано, что снижение шума в самом источнике может быть достигнуто путем рационального выбора вибродемпфирующих характеристик систем виброзащиты.
Бесплатно
Моделирование эволюции динамической системы, взаимодействующих со средой
Статья научная
В статье предлагается способ математического моделирования эволюционных изменений в динамической системе, взаимодействующей со средой. При этом параметры динамической модели среды представляются в виде интегральных операторов Вольтера относительно траекторий работы и мощности необратимых преобразований.
Бесплатно
Моделирование эффективных модулей для различных типов пористых пьезокерамических материалов
Статья научная
Методами моделирования представительных объёмов, эффективных модулей и конечных элементов определяется полный набор материальных констант пористых пьезокерамических материалов с учётом гипотезы о неоднородной поляризации в окрестности пор. Для численного определения эффективных модулей в конечно-элементном пакете ANSYS решаются наборы статических пьезоэлектрических задач для представительных объёмов с граничными условиями, обеспечивающими постоянные значения полей деформаций, напряжений, электрического поля и электрической индукции однородного тела. Расчёты проводятся с помощью специально разработанных компьютерных программ, написанных на макроязыке APDL ANSYS. Исследуется влияние количества ячеек и различных моделей представительных объёмов на значения важнейших эффективных модулей для ряда типов пористой пьезокерамики. Обсуждается корреляция результатов вычислительных и натурных экспериментов. Показано, что характер зависимостей эффективных модулей от пористости слабо зависит от типа пористых пьезоэлектрических материалов.
Бесплатно
Модель адаптивного векторного управления стохастическим гибридным алгоритмом кэширования
Статья научная
Исследована проблема увеличения эффективности кэш-систем за счёт использования адаптивного векторного управления стохастическим гибридным алгоритмом кэширования. Рассмотрена математическая модель абстрактной одноуровневой системы кэширования, позволяющая описывать известные стратегии замещения, в том числе использующие размер объектов для вычисления их кэш-рейтинга. Данная модель использована в математической модели кэш-системы с управляемой стохастической гибридизацией нескольких базовых алгоритмов кэширования. Представлена схема адаптивного управления стохастическим гибридным алгоритмом кэширования, позволяющая в 10 раз сократить время выполнения адаптации по сравнению с рассмотренными ранее методами за счёт отказа от непосредственного решения задачи максимизации критерия эффективности на предыдущем участке трассы. Проведён обзор известных стратегий замещения с описанием принципов их функционирования. Охарактеризованы выбранные методы исследования и структура проводимых экспериментов. Представлены результаты сравнения эффективности полученных гибридных стратегий на нестационарных трассах, состоящих из квазистационарных участков, полученных на базе закона распределения Зипфа 20/80.
Бесплатно
