Технические науки. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
Ab initio моделирование и наноструктурирование поверхности карбида титана лазерным излучением
Статья научная
Изучены процессы наноструктурирования поверхности карбида титана под воздействием излучения Nd:YAG-лазера с длиной волны 1,06 мкм. Длительность лазерных импульсов - 40 нс, скорость перемещения луча - 10 мм/с. Плотность энергии излучения на поверхности карбида титана при частоте генерации 2000 Гц - 2,06÷6,36 Дж/см 2. Представлены результаты ab initio изучения атомной, электронной структуры и упругих характеристик карбида титана TiC и TiC 1-хO х (x = 0,25; 0,5; 0,75). Зонная структура TiC, рассчитанная с использованием теории функционала плотности, соответствует металлическому типу. Показано, что рассчитанные упругие характеристики карбида титана хорошо согласуются с известными теоретическими и экспериментальными оценками. Изучение топографии микроструктур на поверхности карбида титана с использованием метода атомной силовой микроскопии показало, что в зоне прямого лазерного воздействия шероховатость составила 0,254 мкм. Механические характеристики в зонах прямого воздействия лазерного луча и областей температурного влияния исследовались методом наноиндентирования. Установлен эффект наноструктурирования: после лазерного воздействия твердость поверхности карбида титана возрастает до 47,2 ГПа.
Бесплатно
Smart-паспорт мехатронного технологического объекта. Концепт
Статья научная
Представлен инновационный подход к интеллектуальному электронному интерактивному документированию мехатронных технологических объектов — созданию smart-паспортов. Актуальность подхода продиктована необходимостью для таких объектов организованного документооборота технологических данных, информационного обмена данными, содержащими, в частности, результаты испытаний на геометрическую точность технологического объекта и точность обработки изделий. Специфические особенности, которыми обладает каждый технологический объект, как правило, не учитываются при программировании обработки. Перспективным направлением развития является наделение информационной среды сопровождения таких объектов в виде smart-паспортов интеллектуальными возможностями с индивидуальной системы знаний для управления процессом обработки и, в целом, эксплуатации, включая обслуживание, ремонт. Обеспечивается возможность подключения к внешней сетевой коммуникационной среде. Приводится миссия smart-паспорта и задачи, решаемые при его функционировании. Особое внимание уделено методологическим вопросам формированию системы знаний паспорта. Приведены характеристики проблемной ситуации и задач планирования операций управления по состояниям продукта производства и решаемых подзадач в пространстве состояний технологической системы. Рекомендован подход к формированию методов получения последовательности решений в системе знаний. Обращено внимание на специфику терминологического характера построения системы знаний, свойственного такой предметной области мехатронного технологического оборудования как металлорежущие станки.
Бесплатно
Статья научная
The term Insert cross-sector technologies for the cohesive bonding of materials are summarized, such as welding, gluing, and soldering, without which modern technical products will no longer be displayed. Examples from different industries are considered. The economic significance in exemplary countries of Europe and the world is pointed out. The required personnel qualification and the international standardization are discussed.
Бесплатно
Автоматизация метрологического обеспечения на предприятиях
Статья научная
Рассмотрено решение проблемы ускорения и повышения объективности выбора средств измерений с помощью создания базы данных на основе ACCESS. В результате обеспечена возможность широкого обзора средств измерений задаваемой измеряемой величины, выбора из них на основании требуемых метрологических и технических характеристик, получения полной информации о выбранном средстве измерений. Разработанная база данных может быть также использована для учета имеющихся на предприятии средств измерений, сигнализации о времени направления их в поверку и других действий по обращению измерительного, а также испытательного оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Затронута тема текущего состояния автоматизации отечественных высших учебных заведений. Определены аспекты автоматизации, которые являются ключевыми при построении информационно-управляющей системы (ИУС). Сформулированы задачи, которые решает внедрение ИУС в вузе. Сделан вывод о том, сервис-ориентированная архитектура (СОА) лучше всего подходит для проектирования ИУС вуза. Приведено формальное определение сервис-ориентированной архитектуры, раскрыты положительные стороны внедрения сервис-ориентированной технологии в информационное пространство вуза. Схема многоуровневой ИУС вуза для наглядности представлена в графическом виде. Рассматривается также вопрос избыточности сервисов, характерной для большинства информационных систем при продолжительном сроке эксплуатации. В качестве решения данной проблемы предложено использование структурного метасервиса, который осуществляет координацию взаимодействия структурных компонентов ИУС. Предложена математическая модель ИУС. Обобщая политику управления ИУС на базе СОА, авторы делают вывод о необходимости унифицированного описания предметной области. Рассмотрены преимущества онтологического подхода для концептуализации предметной области. Сделан вывод, что для эффективного функционирования и сопровождения ИУС необходимо разработать онтологическое описание понятий и отношений между понятиями, семантическое ядро и механизм трансформации онтологического описания. В графическом виде приведена схема концепции ИУС вуза, а также структура онтологической модели предметной области вуза как совокупность онтологических моделей отдельных сервисов ИУС.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена модель универсальной тестовой системы, которая позволяет структурно описать задачи автоматизиции тестирования с целью эффективного использования существующих и создания новых тестовых инструментариев.
Бесплатно
Статья научная
Изложены методы планирования и расчёта траектории движения сверхлёгкого летательного аппарата при проведении авиахимических работ. Предложены методы коррекции и преобразования координат, получаемых со спутниковой навигационной системы, и упреждающего сглаживания для исключения влияния инертности системы «пилот — летательный аппарат».
Бесплатно
Автономность и интеллектуальность мехатронных объектов
Статья научная
В статье вводится представление о человеко-мехатронных системах; на основе анализа взаимодействия человека и мехатронного объекта формулируются понятия автономности и уровня интеллектуальности, предложены зависимости для определения соответствующих оценок.
Бесплатно
Адаптивный нечёткий алгоритм кэширования для прокси-серверов
Статья научная
Рассматривается проблема увеличения эффективности кэш-систем за счёт использования методов искусственного интеллекта. Приведена формализованная постановка задачи повышения эффективности систем кэширования с использованием теоретико-множественного математического аппарата. Рассмотрена технология применения системы нечёткого вывода для определения объекта-жертвы, реализующая вычисление кэш-рейтинга объектов, сохранённых в кэш-памяти. В качестве одной из базовых характеристик web-ресурса, подаваемых на вход системы нечёткого вывода, впервые предложено использовать его пространственную локальность, определение которой основано на унифицированном идентификаторе web-ресурса URI. Определён способ выполнения адаптации нечёткой системы посредством синтеза лингвистической модели с использованием метода нечёткой кластеризации, а также приведены результаты экспериментального исследования разработанного алгоритма на имитационном стенде для трасс, полученных с использованием кэширующего прокси-сервера Squid.
Бесплатно
Адгезия аморфных ультратонких углеродных плёнок на сапфире: скретч-тестирование
Статья научная
Изложены результаты изучения адгезионных свойств ультратонких углеродных плёнок на сапфире с помощью метода склерометрии. Определены параметры скретч-тестирования и адгезионная прочность сцепления аморфной углеродной плёнки с сапфиром. Силы адгезии составили величину порядка = 1,58 мН при толщине углеродной плёнки нм. Адгезионная прочность сцепления пары a - C /сапфир составила величину порядка Дж. Таким образом, величина прочности сцепления пары углеродная плёнка/сапфир оказывается в 1,8 раз меньше, чем, например, у пары Au / SiO 2. Выполнены оценки твёрдости аморфной углеродной плёнки a - C на сапфире. Величина твёрдости составила = 0,016 ГПа, что оказалось значительно меньше твёрдости углеродных плёнок, полученных методом магнетронного распыления в вакууме. Методом атомно-силовой микроскопии изучена морфология поверхности сканов углеродной плёнки. Выполнена оценка шероховатости поверхности скана углеродной плёнки, которая составила 60 нм.
Бесплатно
Статья научная
Описывается и обосновывается алгоритм оптимизации решения однородных распределительных задач теории расписаний. Он представляет собой модификацию известного в этой предметной области алгоритма Романовского - классического варианта метода ветвей и границ с односторонним обходом дерева решений. Проведено системное исследование этого алгоритма, которое позволило выявить причины увеличения времени его работы при обходе некоторых ветвей дерева решений. Это даёт возможность предложить свободную от выявленного недостатка модификацию, названную комбинационно-модифицированным алгоритмом Романовского. Сущность данной модификации заключается в следующем. В процедуре решения распределительной задачи избирательно пропускаются те правила, этапы и шаги, которые приводят к перебору на исполнителях наборов заданий, заведомо повторяющих проверенный ранее результат. Сущность нового алгоритма поясняется примером. Приводятся результаты статистически представительных исследований. Они позволили продемонстрировать возможности алгоритма на распределительных задачах высокой размерности. (Решение таких задач классическим алгоритмом невозможно из-за ограниченных временных ресурсов.) Результаты обработки этих решений показали, что новая модификация не позволяет решить проблему NP-полноты распределительных задач, но обеспечивает ресурсно-временной выигрыш, связанный с существенным снижением показателя степени экспоненциальной модели роста среднего времени решения.
Бесплатно
Алгоритм технологического процесса клавишного соломотряса
Другой
Разработан алгоритм технологического процесса клавишного соломотряса, в котором математические операторы, относящиеся к теории виброперемещения, теории упруговязкого поведения соломы и теории сепарации базируются на параметрах свойств частиц вороха и режимов внешнего воздействия. Алгоритм представлен в табличной форме без обоснования и вывода используемых формул со ссылками на источники, в которых даны обоснования этих формул. Приведены результаты численных экспериментов для сухого вороха озимой пшеницы в виде соответствующих графиков.
Бесплатно
Статья научная
Представлена модель технологического объекта, используемого при глубоком сверлении имеющих гетерогенную структуру трубных досок большого диаметра из труднообрабатываемых материалов. Проанализированы динамические свойства объекта как слоистой мембраны с несколькими точками закрепления. С учётом особенности внутренней гетерогенной структуры обрабатываемой заготовки определены моды её собственных колебаний. Изменение структуры объекта в процессе обработки (формирование большого числа отверстий) влияет на его упругие и динамические свойства. Рассмотрены особенности такого влияния. Для упрощения практического использования модели приведены некоторые рекомендации для преобразования глобальных матриц жёсткости и диссипации технологического объекта к локальным точкам, соответствующим местам приложения усилий при обработке отверстий. Результаты исследования ориентированы на создание автоматической системы управления глубоким сверлением труднообрабатываемых и гетерогенных материалов.
Бесплатно
Анализ и оценка подверженности атомных электростанций природно-техногенным чрезвычайным ситуациям
Статья научная
На основе собранной статистики аварий на АЭС и землетрясений в мире выявлена корреляционная связь между рисками аварий на АЭС и рисками возникновения природно-техногенных ЧС, оказывающих влияние на устойчивость и безопасность функционирования таких особо опасных объектов. Осуществлен прогностический расчет во времени рисковых событий по закону Пуассона. Установлено, что сила корреляционной связи между землетрясениями и авариями на АЭС средняя, а значит повторение таких событий в будущем вероятно.
Бесплатно
Статья научная
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.
Бесплатно
Статья научная
Описана модель валка в виде цепной линии. Проведён анализ зависимости конфигурации валка от технологического процесса работы полотняно-транспортёрного подборщика.
Бесплатно
Анализ механизмов износа рабочей среды при виброабразивной обработке
Статья научная
Выполнен анализ механизмов износа абразивной рабочей среды при виброабразивной обработке и его влияния на ее режущую способность. Решены основные задачи по стабилизации показателей качества обрабатываемых деталей, обусловленных состоянием рабочей среды.
Бесплатно
Статья научная
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.
Бесплатно
Анализ причин разрушения металлических конструкций опорного узла стрелового крана
Статья научная
Проведен анализ причин разрушения грузоподъемного крана Gottwald НМК 170 EG (63 т), которое произошло в 2011 году на территории ОАО «Новороссийский морской торговый порт». Разработаны конструктивные и технологические рекомендации восстановления несущей способности платформы. Эти предложения основаны на результатах анализа повреждений сварных соединений поворотной платформы грузоподъемного крана и численном трехмерном моделировании ее напряженного состояния. Показано, что резкое изменение податливости сварного узла в районе расположения ребер жесткости, подкрепляющих опорную плиту платформы, обусловливает локальное повышение напряжений и создает предпосылки к зарождению усталостных трещин. Результаты моделирования участков зарождения трещин качественно совпадают с результатами обследования крана. Показано, что локализация напряжений в сварных соединениях узлов с неоднородной податливостью соединяемых деталей является общей закономерностью. Это необходимо учитывать как при проектировании, так и при разработке технологии ремонта. На конкретном примере предложено при ремонте сварного узла установить дополнительные накладки, обеспечивающие плавное изменение податливости сварного узла в месте расположения ребра жесткости платформы.
Бесплатно
Статья научная
Проанализированы способы торможения с применением гидроамортизаторов для механизмов машин повышенного быстродействия. Сформулированы задачи совершенствования гидроамортизаторов технологического оборудования.
Бесплатно
