Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура

Все статьи: 677

Геометрическая квазидискретная модель группового преследования одиночной цели

Геометрическая квазидискретная модель группового преследования одиночной цели

Дубанов Александр Анатольевич, Аюшеев Тумэн Владимирович, Севээн Ай-Кыс Эрес-Ооловна

Статья научная

В статье представлена геометрическая модель процесса преследования одиночной цели группой преследователей. Квазидискретная модель группового преследования цели основана на том, что каждый из преследователей в расчетное время, соответствующее его шагу, проектирует прогнозируемую траекторию движения, согласно его цели и стратегии. Движение происходит на плоскости, но при необходимости данную модель можно перенести на поверхность, заданную в явном виде. Скорости движения всех участников, как преследователей, так и цели, постоянны по модулю. Цели и стратегии каждого из преследователей, несмотря на различие траекторий, объединяет один критерий: они стремятся подойти к точке пространства, связанной с преследуемым объектом, под заданным направлением, соблюдая ограничения по кривизне траектории. Цель и стратегия объекта преследования определяется поведением того преследователя, который, достигнув определенного расстояния до цели, переходит на движение с ее скоростью («стратегия погони»). Два других преследователя нацелены на точки, движущиеся курсом, параллельным курсу цели. Достигнув целевых точек, преследователи переходят на курс, параллельный курсу цели, со скоростью, равной скорости движения цели. Еще один преследователь в качестве цели имеет точку, расположенную впереди цели. Этот преследователь стремится подойти к данной точке под прямым углом к траектории цели.

Бесплатно

Геометрическая модель физического сплайна

Геометрическая модель физического сплайна

Короткий Виктор Анатольевич, Витовтов Игорь Георгиевич

Статья научная

Физическим сплайном называют упругий стержень, размеры поперечного сечения которого весьма малы по сравнению с длиной и радиусом кривизны его оси. Пример физического сплайна - тонкая металлическая линейка. Такая линейка, проходя через заданные точки, естественным образом приобретает «природоподобную» форму, характеризующуюся минимальной энергией внутренних напряжений и минимальной средней кривизной. Поиск уравнения упругой линии представляет собой сложную математическую задачу, не имеющую элементарного решения. В статье рассматриваются полиномиальные и параметрические способы геометрического моделирования физического сплайна, проходящего через наперед заданные точки. Упругая линия физического сплайна получена экспериментально. Показано, что полиномиальная модель заметно отличается от экспериментально полученного физического сплайна, что ставит под сомнение возможность использования кубических полиномов для моделирования упругой линии с большими прогибами. Параметризованная модель на основе кривых Фергюсона дает высокую точность аппроксимации, если в базисных точках заданы касательные к упругой линии физического сплайна. Рассмотрены примеры моделирования физического сплайна со свободными и защемленными концами. В случае свободного сплайна погрешность параметрической модели составила 0,4 %, для сплайна с защемленными концами получена погрешность менее 1,5 %. Вычисления выполнены с помощью программного средства SMath Studio.

Бесплатно

Геометрическая оптимизация аэродинамики высотного здания с интегрированными ветрогенераторами

Геометрическая оптимизация аэродинамики высотного здания с интегрированными ветрогенераторами

Хазов П.А., Шилов С.С.

Статья научная

В статье рассматривается влияние изменения геометрии здания на вовлеченность ветрового потока в рабочую зону ветрогенераторов. Потоки воздушных масс являются одним из альтернативных источников энергии, а геометрия окружающих форм напрямую влияет на эффективность применения ветрогенераторов, интеграция которых в тело здания приобретает в последнее время большую популярность. В качестве метода исследования применялось численное моделирование здания в программном комплексе Ansys CFX. Была выведена геометрическая зависимость длины фасада от других параметров здания. Было рассмотрено шесть форм зданий, имеющих одинаковую площадь этажа в плане. Для более объективной оценки исследование проводилось при различных углах атаки ветрового потока. Для выбора оптимальной геометрической формы применялся коэффициент, показывающий изменение скорости потока внутри рабочей области ветрогенератора по отношению к первоначальной. По результатам было определено, что наиболее оптимальной является форма с небольшим уклоном фасада. Данная форма позволяет направлять воздушную массу в рабочую область ветрогенератора с достаточно высокой скоростью и практически при любом направлении ветра.

Бесплатно

Геометрический критерий потери несущей способности сталежелезобетонных стержней

Геометрический критерий потери несущей способности сталежелезобетонных стержней

Хазов П.А.

Статья научная

В статье приводится математическая модель процесса деформирования коротких сталебетонных стержней и геометрический критерий потери несущей способности. Для исследования поведения сталебетонных элементов под действием кратковременной сжимающей нагрузки были изготовлены лабораторные образцы из стальных труб с бетонным сердечником. Приведены диаграммы продольного деформирования, построенные по экспериментальным данным, а также инженерная модель, позволяющая получить зависимость P - ∆ для трубобетонных элементов при помощи масштабирования известной диаграммы для стальной трубы, оценен вклад бетонного сердечника в работу составного сечения. Предложена кусочно-заданная монотонно возрастающая функция, аналитически описывающая деформирование композитных стержней. Разработан геометрический критерий потери несущей способности при монотонно возрастающей кривой деформирования, позволяющий однозначно определить критическое значение продольной силы. Результат исследования может быть заложен в алгоритм работы программно-вычислительных комплексов, используемых при автоматизированном расчете и проектировании конструкций и конструктивных систем.

Бесплатно

Геометрическое конструирование оболочек способом выхода в четырехмерное пространство

Геометрическое конструирование оболочек способом выхода в четырехмерное пространство

Короткий Виктор Анатольевич, Усманова Екатерина Александровна, Хмарова Людмила Ивановна

Статья научная

Изложен конструктивный графический алгоритм построения архитектурной оболочки, проходящей через пространственный замкнутый контур, образованный плоскими кривыми. Для реализации алгоритма используются методы начертательной геометрии четырехмерного пространства в сочетании со средствами трехмерной компьютерной графики.

Бесплатно

Геометрическое моделирование в задачах технической теории пластинок, связанных с параллелограммной областью

Геометрическое моделирование в задачах технической теории пластинок, связанных с параллелограммной областью

Коробко А.В., Малинкин Н.С.

Статья научная

В статье кратко изложены основные результаты развития и применения метода ин-интерполяции по коэффициенту формы к решению задач технической теории пластинок, связанных с параллелограммной областью. Показано, что, используя известные решения для параллелограммных пластинок (включая прямомольные и ромбические) с однородными граничными условиями, приводимые в научной и справочной литературе, можно найти значения интегральных характеристик для любой параллелограммной пластинки.

Бесплатно

Геометрическое моделирование поверхностных форм отгона виража автомобильной дороги на основе циклографического отображения

Геометрическое моделирование поверхностных форм отгона виража автомобильной дороги на основе циклографического отображения

Любчинов Евгений Владимирович, Панчук Константин Леонидович

Статья научная

В теоретических исследованиях по проектированию автомобильных дорог ось дороги принимается в качестве базового элемента, определяющего пространственные формы других элементов дороги: проезжей части, обочины, откосов. Исходя из этого принципа формообразования элементов дороги, в настоящей работе предложены математические модели формообразования, основанные на циклографическом методе моделирования пространства и его объектов. Формообразование поверхностных форм элементов дороги на её переходном (отгонном) участке и на вираже существенно отличается от формообразования на прямолинейном участке рядом специфических особенностей, затрудняющих и усложняющих процесс теоретического и практического формообразования. В работе показана возможность построения математических моделей формообразования для отгонного участка на основе циклографического отображения оси дороги. Приведён пример, в котором выполнен подробный разбор с визуализацией каждого этапа формообразования. Результаты работы могут быть использованы для разработки современных специализированных САПР автомобильных дорог.

Бесплатно

Геометрическое построение оптимальной конструкции стального спирального каната

Геометрическое построение оптимальной конструкции стального спирального каната

Мусихин Владимир Аркадьевич

Статья научная

Представлено теоретическое обоснование геометрического построения оптимальной конструкции стального спирального каната с линейным касанием проволок. Рассмотрена корреляция стальных спиральных канатов и составных винтовых пружин по принципу оптимального конструирования. Сформулирован канонический закон геометрического построения поперечного сечения стального спирального каната.

Бесплатно

Геотехника расчетного исследования несущей способности и деформации грунтов зернистых сред основания набивной сваи в пробитой скважине

Геотехника расчетного исследования несущей способности и деформации грунтов зернистых сред основания набивной сваи в пробитой скважине

Борозенец Леонид Михайлович

Статья научная

Приведены результаты натурного полевого эксперимента исследования несущей способности и осадочной деформации зернистых грунтов основания набивной сваи в грунтовытесненной пробитой скважине. Разработана методология расчетного исследования с показом теории и методов расчетного определения напряжений пяти зон состояний предельных равновесий грунтов в основании по боковой поверхности кругового конуса и ствола рассматриваемой сваи. Дано обоснование выбора зон состояний предельных равновесий грунта, задействованных экспериментально набивной сваей в основании. Представлен расчет предельной несущей способности грунтов основания и осадки набивной сваи в пробитой скважине с построением расчетного графика зависимости осадки сваи от нагрузки. Результаты исследований обобщены в выводах.

Бесплатно

Геотехника устройства висячей буронабивной трубчато-заполненной сваи-опоры глубокого заложения

Геотехника устройства висячей буронабивной трубчато-заполненной сваи-опоры глубокого заложения

Борозенец Леонид Михайлович, Ушакова Екатерина Андреевна

Статья научная

Представлены результаты комплексного экспериментально-расчетного и теоретического исследования геотехники проектирования и строительства одиночных висячих буронабивных трубчато-заполненных свай-опор глубокого заложения. Разработка связана с проблемой глубинного освоения подземного пространства и отсутствием достоверных методов расчета несущей способности и деформируемости оснований таких опор. Исследование проводится новыми методами аналитической нелинейной механики грунтов. Результатом разработки является достижение высокой достоверности расчета, сопоставимой с экспериментальной действительностью.

Бесплатно

Геотехнология научного анализа несущей способности и осадочной деформации грунтов зернистых сред оснований взрывофугасных свай

Геотехнология научного анализа несущей способности и осадочной деформации грунтов зернистых сред оснований взрывофугасных свай

Борозенец Леонид Михайлович

Статья научная

Представлены данные натурного эксперимента полевого испытания зернистых грунтов основания взрывофугасной сваи в грунтовытесненной скважине на несущую способность и осадочную деформацию. Создана методология расчетного исследования с представлением теорий, методик и методов расчетного получения значений напряжений пяти зон состояний предельных равновесий грунтов зернистых сред оснований по боковым поверхностям кругового конуса и ствола изучаемой сваи. Сделано обоснование выбора зон состояний предельных равновесий грунтов зернистых сред, задействованных экспериментально взрывофугасной сваей в основании. Осуществлен расчет предельной несущей способности грунтов основания и осадки взрывофугасной сваи. Разработана методика теоретического построения расчетного графика зависимости осадки сваи от нагрузки. Показаны основные выводы представляемой научной работы.

Бесплатно

Глиноземистые вяжущие на основе шлака алюминотермического производства ферротитана и ячеистые бетоны на их основе

Глиноземистые вяжущие на основе шлака алюминотермического производства ферротитана и ячеистые бетоны на их основе

Абызов Виктор Александрович, Черногорлов Сергей Николаевич

Статья научная

На основе глиноземистого цемента, шлака алюминотермической выплавки ферротитана и добавок суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов (РСЕ) разработано модифицированное глиноземистое вяжущее. Изучены методами физико-химического анализа особенности гидратации вяжущего в присутствии данных добавок. Показано, что в начальные сроки твердения (3-7 сут) скорость гидратации алюминатов кальция в различной степени снижается под действием суперпластификаторов на основе РСЕ. Выявлены добавки, в наименьшей степени замедляющие твердение, установлены их оптимальные дозировки. Исследовано влияние данных добавок на свойства вяжущего. Получено модифицированное вяжущее с повышенной огнеупорностью (1520-1550 °С). Показано, что применение суперпластификаторов на основе РСЕ обеспечивает вяжущему, содержащему шлак алюминотермической выплавки ферротитана, высокие прочностные показатели. На основе разработанного вяжущего, шамотного и огнеупорного заполнителя получены жаростойкие ячеистые бетоны с температурой применения до 1300 °С.

Бесплатно

Горелые породы как активная минеральная добавка в бетон

Горелые породы как активная минеральная добавка в бетон

Гамалий Елена Александровна

Статья научная

Представлены результаты исследования возможности применения горелых пород шахтных терриконов в качестве активной минеральной добавки в бетон. Показано, что применение горелых пород целесообразно для получения вибропрессованных мелкозернистых бетонов.

Бесплатно

Градостроительная стратегия развития и условия безопасности приграничных территорий

Градостроительная стратегия развития и условия безопасности приграничных территорий

Оленьков Валентин Данилович

Статья научная

В работе анализируются возможности градостроительных программ развития приграничных территорий. В качестве основы таких программ предложена градостроительная стратегия планировочной организации трансграничных территорий

Бесплатно

Градостроительный и гидроэкологический подходы при создании схем территориального планирования муниципальных образований

Градостроительный и гидроэкологический подходы при создании схем территориального планирования муниципальных образований

Бобылев Александр Владимирович, Малаев Александр Владимирович, Рассказова Надежда Степановна

Статья научная

В данной работе устанавливается зависимость между видами функционального использования территории водосбора и качеством воды в водных объектах с целью управления качеством воды на этапе территориального планирования.

Бесплатно

Гранулированная горячая асфальтобетонная смесь для ремонта дорожных покрытий

Гранулированная горячая асфальтобетонная смесь для ремонта дорожных покрытий

Прокопец Валерий сергеевиЧ., Филатов Сергей Федорович, Рычкова Оксана Алексеевна

Статья научная

Приведён способ получения гранулированных асфальтобетонных смесей путём их охлаждения непрерывным рыхлением. Рассмотрен процесс стеклования вязкого битума в определенных температурных интервалах. Исследовано влияние различных температур воздуха на процесс разжижения битума.

Бесплатно

Графическое моделирование ограждающих строительных конструкций на основе BIM-технологий

Графическое моделирование ограждающих строительных конструкций на основе BIM-технологий

Мещеряков Сергей Владимирович, Солодилова Наталья Алексеевна, Опаров Никита Андреевич, Мещеряков Иван Сергеевич

Статья научная

В современном строительстве ограждающих конструкций зданий и сооружений перспективным направлением является применение пустотелых бетонных камней. Они обладают заметными преимуществами по весу, расходу строительных материалов, модульности структуры, быстрого возведения при сохранении прочности и несущей способности. Однако, в отличие от зарубежных аналогов, российские строительные нормы и правила СП 333.1325800.2020 предъявляют дополнительные требования к ограждающим конструкциям по морозостойкости, водонепроницаемости, особому физико-химическому составу бетонной смеси с различными добавками и др. Это ведет к удорожанию проектов и продлению сроков строительства. В данной работе рассмотрены пути повышения эффективности графического моделирования и автоматизированного проектирования ограждающих строительных конструкций из пустотелых бетонных камней. Для этого использованы современные технологии моделирования в строительстве Building Information Modeling (BIM) и широко известные программные системы, такие как AutoDesk Revit и AutoCAD. Процесс графического моделирования построен по модульному принципу, что позволяет повысить уровень автоматизации в масштабе предприятия, ускорить создание новых строительных проектов, улучшить их качество, а также помимо геометрической составляющей определить эффективный состав бетонной смеси и других материалов в каждом конкретном случае практической реализации. При этом большое значение имеет проверочный расчет принятых решений в автоматизированной системе. В данной работе приведен пример графической 3D-модели наружной стены и расчетного проектирования в автоматизированных системах Revit и AutoCAD. Результаты исследования полезны для дальнейшего развития BIM-методов и их практического применения в различных строительных организациях.

Бесплатно

Графо-геометрические дисциплины в подготовке BIM-специалистов строительной отрасли

Графо-геометрические дисциплины в подготовке BIM-специалистов строительной отрасли

Шувалова С.С., Гурьева Ю.А., Солодухин Е.А.

Статья научная

В статье проанализированы особенности графо-геометрической подготовки технических специалистов строительной отрасли. Отдельно уделено внимание изучению методов подготовки BIM-специалистов. Кратко представлены результаты проведённого исследования. Изучены подходы, используемые разными высшими техническими учреждениями РФ. Выявлены, проанализированы и кратко описаны подходы отдельных вузов, рассматривающих графо-геометрическую подготовку BIM-специалистов как отдельное направление. Также показаны подходы других вызов, отдельно не выделяющих графо-геометрическую подготовку BIM-специалистов, а включающих их в состав групп других направлений подготовки по соответствующему профилю. Разобраны некоторые примеры учебных программ, разработанных и применяемых в разных технических учебных заведениях РФ. Проанализированы внутридисциплинарные и междисциплинарные связи графо-геометрических дисциплин. Приведено описание традиционного, современного подходов, а также перспектив развития этой подготовки, содержащей графо-геометрические дисциплины. Выявлено наличие крайней необходимости включения в состав курса обучения созданию 3D-моделей и работе с ними в разных программных комплексах. Проанализированы особенности формирования компетенций, в том числе и «цифровых», в процессе изучения графо-геометрических дисциплин. Показана необходимость наличия полноценной графо-геометрической подготовки всех специалистов всех направлений, в том числе и BIM-специалистов, для изучения дисциплин на старших курсах и практической деятельности по специальности.

Бесплатно

Графоаналитический алгоритм проектирования переходных участков транспортных магистралей

Графоаналитический алгоритм проектирования переходных участков транспортных магистралей

Короткий Виктор Анатольевич, Попцова Татьяна Юрьевна

Статья научная

К переходным участкам транспортных магистралей предъявляется требование плавного изменения кривизны по всей длине участка. Современные методы проектирования предполагают использование как традиционных переходных кривых, так и алгебраических сплайнов высокого порядка гладкости. При этом формируется переходный участок, состоящий из нескольких разных кривых. В статье предлагается метод конструирования переходных кривых, основанный на особых свойствах квадратичных бирациональных преобразований плоскости с совпадающими фундаментальными точками. В отличие от известных методов, применение метода квадратичных бирациональных преобразований позволяет получать переходную кривую в виде одной алгебраической кривой четвертого порядка, а не в виде составной кривой, состоящей из участков различных кривых линий. Для определения коэффициентов уравнения переходной кривой применен способ графического дифференцирования неявно заданной функции двух переменных. Показано, что при использовании средств современной компьютерной графики погрешность графического определения радиуса кривизны искомой кривой не превышает 0,6 %. Разработанный графоаналитический алгоритм может применяться при проектировании переходных участков скоростных магистралей и спортивных трасс.

Бесплатно

Графоаналитический способ построения коробовой линии кривых второго порядка

Графоаналитический способ построения коробовой линии кривых второго порядка

Короткий Виктор Анатольевич

Статья научная

Изложен способ построения гладких криволинейных образующих, составленных из участков кривых второго порядка, позволяющий не только начертить образующую, но и получить ее алгебраическое уравнение. Для автоматизированной реализации предложенного способа разработано программное средство построения кривой второго порядка, проходящей через данные точки и касающейся данных прямых.

Бесплатно

Журнал