Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu
Статьи журнала - Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)
Все статьи: 1615
Статья научная
Статья посвящена вопросу анализа чувствительности функционала качества воды к параметрам модели искусственной водной экосистемы биологической очистки сточных вод, сформулированной в виде начальнокраевой задачи для системы уравнений реакции конвекции-диффузии, описывающей динамику биогенов. Использование многомерных нестационарных моделей водных экосистем с подробным описанием биохимических реакций осложняется большим числом параметров, значение которых необходимо получать экспериментально. Для упрощения процесса обеспечения данных была исследована чувствительность функционала качества очистки к параметрам модели.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена вопросу анализа чувствительности функционала качества воды к параметрам модели искусственной водной экосистемы биологической очистки сточных вод, сформулированной в виде начально-краевой задачи для системы уравнений реакции-конвекции-диффузии, описывающей динамику биогенов. Использование многомерных нестационарных моделей водных экосистем с подробным описанием биохимических реакций осложняется большим числом параметров, значение которых необходимо получать экспериментально. Для упрощения процесса обеспечения данных была исследована чувствительность функционала качества очистки к параметрам модели. Материалы и методы. В работе проведён краткий обзор существующих методов оценки, на основе методов теории малых возмущений и сопряжённых уравнений сформулирован алгоритм исследования чувствительности функционала, характеризующего качество воды, к параметрам модели водной экосистемы. Результаты исследования. Получен алгоритм исследования чувствительности функционала к параметрам модели водной экосистемы. Приведён практический пример применения рассмотренного метода для задачи оптимального управления аэротенком-вытеснителем - элементом очистного сооружения для биологической очистки сточных вод. Обсуждение и заключения. На основе проведённого анализа выявлены наиболее и наименее значимые параметры математической модели искусственной водной экосистемы аэротенка-вытеснителя, являющейся составной частью задачи оптимального управления аэрацией. Применение разработанного алгоритма оценки чувствительности возможно и для других процессов, связанных с массопереносом реагирующих веществ, таких как решение обратных источниковых задач динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, моделирование биологических процессов в живых организмах, управление процессами массопереноса в аппаратах химических технологий и т. д.
Бесплатно
Шлифование горячего наплавленного металла мягкими и среднемягкими кругами
Статья научная
Исследовано шлифование горячего наплавленного металла цилиндрических деталей мягкими и среднемягкими кругами. Представлены графики износа шлифовальных кругов в зависимости от времени работы, а также графики усилий резания при шлифовании, полученные по экспериментальным и расчетным данным. Разработаны уравнения для расчета усилий резания, возникающих в процессе взаимодействия шлифовального круга и обрабатываемой детали, в зависимости от режимов шлифования, при обработке горячего наплавленного металла цилиндрических деталей мягкими и среднемягкими кругами в момент отключения горения сварочной дуги и отвода фрезы.
Бесплатно
Эвольвентные звёздочки цепных передач с зубчатой цепью
Статья научная
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 t ц = 12,7 мм. Результаты сведены в таблицу. Определён диапазон нарезания эвольвентных звёздочек стандартным режущим инструментом по значениям шага цепи t ц, модуля (m) и количеству зубьев звёздочки (z). При этом учитывалась необходимость исключить подрезание и заострение зубьев.
Бесплатно
Эволюция пластической деформации у затупленной вершины трещины в кристалле
Статья научная
Выполнен расчет эволюции пластической деформации у вершины трещины в кристалле α-Fe в условиях плоской деформации (моды I и II). Получены временные распределения пластической деформации, эффективного сдвигового напряжения, коэффициента интенсивности напряжения. Проведено сравнение результатов расчетов для трещин с затупленной и острой вершинами.
Бесплатно
Эвристический алгоритм синтеза модели зависимостей между событиями
Статья научная
Рассмотрена проблема выявления зависимостей между событиями на примере сбоев устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. Предложен эвристический алгоритм синтеза структуры модели зависимостей - байесовской сети - по диагностическим данным на основе применения принципа описания минимальной длины. Представлено описание разработанного алгоритма и его программной реализации.
Бесплатно
Экологизация производственной сферы и современные пути ее совершенствования
Статья научная
Представлены основные аспекты взаимодействия природы, человека и производства. Рассмотрены вопросы совершенствования экологизации производственной сферы с помощью таких направлений, как экологизация природопользования, применение технологий обезвреживания и утилизации производственных отходов, внедрение экологических инноваций и т.д.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены актуальные проблемы формирования системы эколого-экономического регулирования деятельности экономических субъектов в условиях устойчивого развития региона. Предложены перспективные подходы к рациональному использованию природно-ресурсного потенциала производственной сферы, основанные на идее формирования мотивационного механизма, обеспечивающего согласование экономических и экологических интересов при принятии управленческих решений в производственной сфере региона.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается проблема оперативного реагирования предприятий на изменения во внутренней и внешней среде на основе экономико-математического моделирования, в частности линейного программирования, с целью повышения эффективности производства.
Бесплатно
Экономико-психологические проблемы восприятия доходов и сбережений
Статья научная
Рассмотрены экономико-психологические проблемы восприятия доходов и сбережений, раскрыто содержание психологического влияния денег на эмоциональную сферу личности. Представлена мотивационная структура и типология «денежной» личности.
Бесплатно
Экономическая природа и противоречия развития венчурного капитала в российской экономике
Статья научная
Раскрыта сущность венчурного капитала как важнейшего фактора повышения эффективности экономической трансформации, осуществляемой во многих странах при переводе национальной экономики на инновационный путь развития. В России необходимость развития венчурного капитала обусловлена прежде всего тем, что перед отечественной экономикой стоит острейшая проблема поиска источников капитала для развития инновационных предприятий. Показано, что развитию венчурного капитала будет способствовать разрешение противоречий между его субъектами. Выдвинут и обоснован тезис о том, что разрешение противоречий развития венчурного капитала и активизация инновационной деятельности во многом зависят от сформированных и действующих в стране институциональных условий.
Бесплатно
Экономические и социальные стабилизаторы периода экономического роста России
Статья научная
Рассматривается роль механизмов социально-экономической стабилизации в условиях экономического роста. Предлагаются различные подходы к классификации автоматических стабилизаторов. Проводится анализ налоговых и социальных стабилизаторов России периода экономического роста 2000-2008 гг. Характеризуются новые глобальные вызовы и возможности трансформации социально-экономических стабилизаторов в современной России.
Бесплатно
Статья научная
Предложен и обоснован экономический инструментарий для повышения эффективности управления государственно-частными партнерствами.
Бесплатно
Экономическое сознание в философском измерении
Статья научная
Рассмотрено понятие «экономическое сознание» с позиций диаметрально противоположных аспектов. Происходящая деформация неолиберальной модели поведения человека привела к усилению влияния субъективных и иррациональных факторов на его экономические действия. Показана необходимость формирования новой философии развития глобальной системы, совмещающей универсализацию мира с его фрагментацией.
Бесплатно
Статья научная
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.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается перспективный способ обеззараживания жидких и пастообразных материалов в сельском хозяйстве. Суть способа заключается в комплексном физико-химическом воздействии вращающегося переменного электромагнитного поля. Реализация предложенного способа осуществляется в электромеханическом активаторе, представляющем собой индуктор. Целью данного исследования является получение математических моделей, количественно оценивающих влияние массы рабочих тел на параметры, характеризующие качество функционирования индуктора. В качестве параметров, характеризующих качество функционирования индуктора, были выбраны сила электрического тока, активная электрическая мощность, реактивная электрическая мощность, полная электрическая мощность в цепи индуктора и магнитная индукция. Использовались методы инструментального измерения, статистической обработки, аналого-цифрового преобразования данных. Результаты исследования представлены математическими зависимостями, которые могут быть использованы при проектировании конструктивно новых индукторов.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является исследование актуальной задачи поисковой оптимизации многоэкстремальных объектов, которая существенно сложнее одноэкстремальных задач. Показано, что для достижения поставленной цели пригодны лишь эвристические методы. Поэтому исследуются три наиболее известных и разработанных метода поисковой оптимизации: метод роящихся частиц, эволюционно-генетический подход и муравьиный алгоритм. Анализ проводится в среде общей для всех методов тестовой задачи исследования многоэкстремальной функции Растригина. Показано, что все указанные методы вполне пригодны для решения многоэкстремальных задач. Хотя в каждом из эвристических алгоритмов приходится использовать собственные специфические подходы к решению задачи обнаружения и идентификации локальных экстремумов, их объединяет необходимость осуществления кластеризации данных. Каждый метод может обеспечить любую заданную точность решения экстремальной задачи и использует приемлемый ресурс времени.
Бесплатно
Экспериментальное исследование декодеров кодов Рида-Маллера второго порядка
Статья научная
Представлены результаты сравнительных экспериментов по исследованию корректирующей способности двух вероятностных декодеров кодов Рида-Маллера (декодер Сидельникова-Першакова и декодер Лоидрю-Саккура). Для получения результатов экспериментов программно реализована имитационная модель цифрового канала передачи данных.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Современные технологии инструментального и формообразующего производства всё чаще используют металл-композитные системы (МКС), сочетающие аддитивно изготовленные металлические оболочки и металлополимерные наполнители, что соответствует приоритетным направлениям научно-технического прогресса, таким как цифровизация и аддитивное производство (в соответствии с Федеральным проектом «Развитие технологий материалов и производства» в рамках национальной программы «Научно-технологическое развитие»). Масштабы применения МКС в промышленности растут: по данным отраслевых обзоров, их доля в производстве высокоточных компонентов для авиакосмической и автомобильной отраслей увеличилась на 25–30 % за последние пять лет, обеспечивая экономическую выгоду за счет снижения массы конструкций на 15–20 % и повышения энергоэффективности процессов. Такие системы сочетают прочность и теплопроводность металла с демпфирующими свойствами полимера, но характеризуются высокой чувствительностью к перегреву при механической обработке. Вследствие этого температура на границе «металл – МПКМ» при точении может превышать порог термостойкости (170 °C), приводя к термодеструкции, потере адгезии и деформации оболочки. В литературе проблема термостабильности МКС при точении освещена фрагментарно: существующие работы фокусируются на монолитных композитах или общих моделях теплопереноса, без детального анализа межфазного нагрева в аддитивно-формованных системах с низкой теплопроводностью наполнителя. Поэтому необходимы исследования, позволяющие количественно описать тепловой отклик при обработке таких систем и определить параметры резания, обеспечивающие их термостабильность. Цель настоящей работы — экспериментальное исследование температурного отклика при точении МКС с толщиной оболочки δ = 3,5 мм и построение регрессионной модели второго порядка, связывающей температуру на границе «металл – МПКМ» с параметрами резания. Материалы и методы. Для исследования был разработан программно-аппаратный измерительный узел, моделирующий структуру МКС. Он включал сменную втулку из стали 12Х18Н10Т, внутреннюю вставку из металлополимера «Ферро-хром», три встроенные термопары типа K и модуль сбора данных на микроконтроллере ESP32-WROOM с преобразователями MAX6675, обеспечивающий регистрацию температуры с частотой 5 Гц и передачу данных по Wi-Fi. Корректность измерений подтверждена тепловизионной верификацией с использованием FLUKE Ti400. Эксперимент проводился по плану полного факторного эксперимента (ПФЭ) 2³ + n0, в котором варьировались скорость резания V, подача S и глубина резания t. Обработка данных выполнялась методом наименьших квадратов с проверкой адекватности по F-критерию Фишера и значимости коэффициентов по t-критерию Стьюдента. По результатам обработки в реальных физических единицах построена регрессионная модель второго порядка — модель 3.5ТР, предназначенная для инженерного прогнозирования. Результаты исследования. Анализ экспериментальных данных показал, что температурный отклик МКС имеет нелинейный характер, при этом глубина резания t является доминирующим фактором повышения температуры, тогда как в исследованном диапазоне увеличение подачи S и скорости резания V сопровождается снижением температуры на межфазной границе за счёт сокращения времени теплового воздействия и более интенсивного выноса тепла со стружкой. Полученная модель 3.5ТР характеризуется коэффициентом детерминации R² = 0,9513, значением критерия Фишера F = 364,31 и уровнем значимости p < 10⁻⁵, что подтверждает её адекватность. Интерпретация коэффициентов выявила, что глубина резания t оказывает наибольшее влияние на рост температуры, подача S — умеренное воздействие, а скорость резания V — минимальное. Построенные поверхности отклика и контурные карты позволили выделить «безопасные зоны» режимов, удовлетворяющих условию T ≤ 170 °C. Средние расхождения между экспериментальными и расчётными данными не превышали 7 °C, что подтверждает высокую точность модели. Обсуждение. Построенная модель 3.5ТР раскрыла взаимосвязь геометрических и технологических факторов, определяющих термонагруженность МКС при точении. Доминирующее влияние глубины обработки обусловлено увеличением объёма срезаемого слоя и тепловыделения в зоне контакта, тогда как рост подачи и скорости резания сопровождается компенсирующими эффектами за счёт уменьшения времени теплового контакта и более интенсивного выноса тепла со стружкой. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости оптимизации режимов обработки с учётом толщины оболочки δ. Определены направления дальнейших исследований. Заключение. Проведённое исследование доказало, что разработанная экспериментальная установка корректно воспроизводит тепловое поведение металл-композитной системы с аддитивной оболочкой и металлополимерным заполнителем. Построенная регрессионная модель 3.5ТР адекватно описывает температурный отклик при точении и может использоваться для инженерного прогнозирования режимов механической обработки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Механизмы с некруглыми зубчатыми колесами вызывают широкий интерес исследователей и изобретателей вследствие их компактности и реализации широкого спектра передаточных функций. Развитие данной области стимулируется развитием и удешевлением технологий механической обработки и аддитивного производства, а также применением прикладных пакетов математического моделирования для анализа и синтеза некруглых зубчатых колес. Некруглые зубчатые колеса традиционно служат для передачи вращательного движения между параллельными осями с переменным отношением угловых скоростей. Однако их применение в схемах планетарных передач позволяет реализовать различные виды движения выходного звена. Анализ работ по тематике исследования показывает, что передачи с подвижными осями вращения недостаточно исследованы с точки зрения кинематики и динамики. Большинство научных работ раскрывают теорию таких механизмов, не проводя верификации полученных результатов на практике. Целью настоящей работы является экспериментальная верификация кинематики планетарного механизма с двумя внешними зацеплениями, имеющего в своем составе эллиптические зубчатые колеса.Материалы и методы. Кинематическая модель исследуемого механизма построена на базе плана скоростей его звеньев, который позволил получить выражения для нахождения аналога угловой скорости и функции положения выходного вала. Экспериментальное исследование кинематики выполнено на лабораторном стенде, содержащем макет планетарного механизма с набором сменных зубчатых колес, абсолютные энкодеры на входном и выходном валах механизма, контроллер и ПК для регистрации и обработки сигнала. Анализ полученных результатов проведен на ЭВМ с использованием методов статистического анализа.Результаты исследования. В результате кинематического анализа построены функции положения для трех вариантов планетарного механизма, имеющих различные геометрические параметры зубчатых колес и позволяющих реализовать различные виды движения выходного вала: возвратно-вращательное движение, движение с остановками и одностороннее неравномерное вращение.Обсуждение и заключение. Анализ результатов эксперимента показал адекватность построенной математической модели кинематики реальным механизмам. Доверительный интервал ошибок измерения при уровне достоверности 95 % составил для первого варианта механизма 0,16 ± 0,08, для второго варианта - 0,57 ± 0,22 и для третьего - 0,08 ± 0,26. Предложенный планетарный механизм с эллиптическими зубчатыми колесами для реализации различных видов движения может быть применен в приводах технологического оборудования многих отраслей промышленности: химической и пищевой (перемешивающие устройства), нефтеперерабатывающей (станки-качалки для добычи нефти), машиностроительной (компрессоры, насосы, станки-автоматы) и других. Проведенные кинематические исследования планетарного механизма и их экспериментальный анализ необходимы при дальнейшем динамическом и силовом исследованиях, а также при проектировании приводов на базе предложенной передачи.
Бесплатно
