Preview

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки

Расширенный поиск
Том 45, № 4 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21822/2073-6185-2018-45-4

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ 

8-17 420
Аннотация

Цель. Применение аддитивных технологий является одним из перспективных направлений совершенствования производства изделий различного назначения в условиях перехода к цифровой экономике. Метод. Послойное построение объектов сложной формы в соответствии с разработанной твердотельной моделью из материалов с различными механическими и теплофизическими свойствами позволяет направленно регулировать распределение различных компонентов в объеме композиционного материала и формировать топологические структуры, обеспечивающие рациональное соотношение различных эксплуатационных характеристик и надежность функционирования изделия. Результат. На основе экспериментальных исследований установлено, что упрочняющее топологическое армирование объектов 3D печати из пластика ABS композитом, состоящим из углеродных волокон и эпоксидной смолы ЭД-20, наряду с увеличением изгибной прочности и прочности на растяжение способствует повышению теплопроводности материала более, чем на 18 % и температуропроводности – на 20 %. Выполнено компьютерное моделирование элементарных ячеек композиционного материала, состоящих из полимерной матрицы, углеродного волокна и специальных профильных включений с повышенной теплопроводностью, что позволило определить возможность дополнительного повышения теплопроводности в зависимости от относительного диаметра волокна и процентного содержания дополнительного компонента в количестве от 46 до 75 %. Вывод. Показано, что аддитивные технологии являются эффективным инструментом создания универсальных топологий, позволяющих технологически управлять сочетанием как механических, так и теплофизических свойств конструкционных материалов за счет определения рационального взаимного расположения их компонентов в зависимости от назначения и уровня достижения требуемых характеристик.

18-31 387
Аннотация

Целью исследования является разработка термоэлектрического прибора для лечения панариция, его математическое моделирование, экспериментальные испытания лабораторного макета устройства, исследование теплофизических процессов, протекающих в нем. Метод. Предложена конструкция термоэлектрического устройства для лечения панариция, предусматривающая возможность, как равномерного, так и контрастного лечебного теплового воздействия на пальцы. Результат. Разработана математическая модель прибора, реализованная на основе решения нестационарной двумерной задачи теплопроводности для системы сложной конфигурации с граничными условиями второго и третьего рода. Выполнены экспериментальные исследования устройства на специально разработанном стенде для проверки адекватности математической модели. Решена двумерная нестационарная задача теплопроводности для сложной системы с прямоугольной геометрией фрагментов и источников теплоты. Исследовано изменение температуры различных точек системы «приборобъект» воздействия в пространстве и во времени при различных величинах холодо- и теплопроизводительности термоэлектрической батареи (ТЭБ). Осуществлено сопоставление расчетных и экспериментальных данных. Вывод. Результаты исследований показали эффективность применения разработанного устройства для реализации тепловых процедур при лечении панариция в части эффективности, универсальности, надежности воздействия, комфортности и точности поддержания температурных режимов работы. Показано, что повысить эффективность работы прибора возможно, используя комбинирование режимов работы ТЭБ (максимальной холодопроизводительности и максимального холодильного коэффициента), а также улучшив интенсивность теплоотвода от его опорных спаев. 

32-41 422
Аннотация

Целью статьи является моделирование и теоретическое исследование термоэлектрической системы (ТЭС) для внутриполостной гипотермии, изучение процессов, протекающих в ней с учетом влияния параметров объекта воздействия и характеристик термоэлектрической батареи (ТЭБ). Метод. Предложена физическая модель ТЭС для внутриполостной гипотермии, состоящей из двух ТЭБ, соединенных между собой посредством цельнометаллического теплового мостика, снабженная воздействующим наконечником и жидкостным теплообменником. Разработана квазистационарная математическая модель ТЭС, как совокупность взаимосвязанных между собой теплообменных систем, ТЭБ и теплопровода, характеризующихся теплоемкостью, теплопроводностью и тепловым сопротивлением, что позволяет оценить продолжительность выхода прибора на рабочий режим с учетом теплофизических свойств биологического объекта. Результат. Получены зависимости изменения температуры различных частей ТЭС во времени для случая работы прибора в режиме холостого хода и при наличии тепловой нагрузки. Рассмотрено изменение во времени температуры объекта воздействия, наконечника, теплопровода и теплообменного аппарата при различных токах питания ТЭБ, а также для различных значений температуры жидкости в тепло-обменном аппарате. Вывод. Установлено, что без нагрузки температура воздействующего наконечника стабилизируется приблизительно через 4-4,5 минуты. При этом увеличение силы тока дополнительной ТЭБ с 5 до 15 А при токе питания основной ТЭБ 50 А снижает рабочее значение Тн с 235 К до 220 К. В процессе проведения процедур необходимого уровня снижения температуры ткани гортани (273 К) удается достичь при токе питания основной и дополнительной ТЭБ, соответственно равном 25 и 10 А через 2 мин. При фиксированной температуре опорных спаев основной ТЭБ предельное снижение температуры воздействующего наконечника ограничено величиной оптимального тока ТЭБ. Получить более глубокое охлаждение при данной величине тока питания можно, уменьшив значение температуры опорных спаев основной ТЭБ. 

42-51 414
Аннотация

Цель. Проведен анализ особенностей применения армированных волокнами различной природы полимерных композиционных материалов (ПКМ) в конструкционных элементах авиационной техники и методов повышения прочности изделий из них. Указано на положительное влияние на прочность по напряжениям изгиба и межслоевого сдвига финишной обработки отвержденных ПКМ в СВЧ электромагнитном поле. Отмечено, что особенностью элементов обшивки из ПКМ является наличие в поверхностном слое встроенной металлической сетки, или молниезащитного покрытия (МЗП), необходимого для обеспечения устойчивости конструктивных элементов к воздействию разрядов атмосферного электричества. Результат. Проведены испытания контрольных и прошедших обработку в СВЧ электромагнитном поле образцов из ПКМ с МЗП на малоцикловую усталость при числе циклов нагружения – 60 и амплитудах деформации – 10 мм. Установлено, что в контрольных образцах с сеткой МЭУ первичная трещина появляется уже через 6 циклов. После СВЧ обработки образцы сохраняют целостность, но при этом нагрузка, вызывающая установленную деформацию, снижается на 14% уже на 35 цикле. Вывод. Долговечность образцов с термообработанной сеткой «Текстильмаш» и с сеткой без термообработки после воздействия СВЧ электромагнитного поля повышается соответственно на 59,5% и 71%. При этом образцы сохраняют целостность спустя 60 циклов нагружения, а максимальные напряжения снижаются по сравнению со статическими испытаниями соответственно на 13,7% и 5,8%. Предел малоцикловой усталости увеличивается после СВЧ обработки от 37 до 210%. 

52-58 349
Аннотация

Цель. Одной из важнейших задач современного машиностроения является повышение долговечности изделий, их эффективности и конкурентоспособности на мировом рынке. В настоящее время закономерности формирования акустических характеристик изучены в основном для металлорежущих и деревообрабатывающих станков различных типов. Формирование звукового поля при шарико-стержневом упрочнении (ШСУ) изучено недостаточно. Цель исследований, результаты которых приведены в данной статье, заключалась в изучении закономерностей спектрального состава шума и вибраций при обработке шарикостержневом упрочнении деталей с различными способами закрепления. Метод. В процессе экспериментальных исследований использовались известные методы измерения и обработки экспериментальных данных применительно к акустическим и вибрационным характеристикам. Результат. Установлено, что спектры шума при шарико-стержневом упрочнении деталей с различными способами закрепления имеют идентичные закономерности шумообразования и характеризуются ярко выраженным высокочастотным характером. Доказано, что доминирующими источниками являются упрочняемая деталь и упрочнитель. Вывод. Установлены величины превышений уровней звукового давления системы «упрочнитель-деталь» в высокочастотной части спектра 500-8000Гц. Установленные закономерности формирования спектрального состава являются основой для выбора средств снижения уровней шума. Статья выполнена в рамках инициативной научно-исследовательской работы. 

59-67 377
Аннотация

Цель. Совершенствование существующих схем подачи воды в резервуар чистой воды по напорным трубопроводам и повышение производительности погружных насосов на водозаборных сооружениях из подземных источников. Рассматриваются негативные проявления при функционировании водозаборных сооружений из подземных источников. На режим работы каждого погружного насоса оказывают влияние внешние и внутренние характеристики системы скважина – погружной насос – сборный водовод – резервуар чистой воды. Метод. Математическое моделирование процесса управления совместной работы системы водозаборная скважина – сборный водовод с определёнными формами граничных условий. Показаны схемы расположения водозаборных скважин и сборного водовода. Результат. Изучено взаимное влияние режима работы отдельных скважин и сборного водовода, определена неустойчивая работа погружных насосов. Представлена схема подачи воды в резервуар чистой воды по отдельным напорным линиям. Для обеспечения устойчивости работы насосного оборудования характеристики диаметра водовода (его гидравлическое сопротивление) определяют в зависимости от суммарного гидравлического сопротивления оборудования скважины (фильтра скважины, насоса, арматуры) и скважинного трубопровода. Мониторинг водозаборных сооружений позволяет установить технические показатели для выбора независимой схемы, правильно подобрать оборудования с учётом совместной работы системы скважина – погружной насос – сборный водовод – РЧВ. Вывод. Энергетически оптимальная работа водозаборных сооружений с раздельными напорными линиями, способствует снижению потерь воды, при этом достигается значительная экономия электроэнергии. Наиболее благоприятной для погружного насоса является работа на резервуар чистой воды, а не на сборный водовод.

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ 

68-77 380
Аннотация

Цель. В целях повышения защищенности ведомственных информационно-технических систем и рациональности финансовых затрат на аппаратные решения в таких системах, целесообразно провести разработку имитационной модели информационно-технической системы органа внутренних дел (ИТС ОВД), имеющей подключение к сети Интернет, для определения вероятности наступления ущерба в результате атаки типа «отказ в обслуживании». Привести и уточнить для ИТС ОВД классификацию современных сложных ИТС, что позволит на основании открытых федеральных и ведомственных нормативных документов определить вероятные угрозы информационному ресурсу ИТС ОВД, в связи с подключением к сети Интернет. Дальнейшая разработка модели ИТС ОВД произведена в среде имитационного моделирования Anylogic, что позволяет смоделировать процесс атаки типа «отказ в обслуживании» на ведомственный ресурс и исследовать вероятность наступления ущерба. Приведены выражения из аппарата систем массового обслуживания, позволяющие произвести моделирование атаки и расчет вероятности наступления ущерба, что целесообразно применить при проектировании подобных систем в ОВД. Метод. Аналитическое и математическое моделирование с применением аппарата систем массового обслуживания. Результат. Предложена имитационная модель ИТС ОВД, позволяющая определить вероятность деструктивного воздействия на ведомственные ресурсы подобных систем. Вывод. Направление данного исследования актуально и требует дальнейшего развития с целью выработки методики оценки наступления ущерба в ИТС ОВД.

78-88 456
Аннотация

Цель. Целью исследования является разработка метода оценки скоростей сейсмических волн по различным направлениям их распространения, а также уменьшение ошибки в определении координат очага землетрясения за счет учета габаритов очага. Метод. В работе приводится метод, позволяющий оценить скорости сейсмических волн по различным
направлениям распространения и/или габариты очага землетрясения и за счет учета габаритов очага уменьшить ошибку в определении координат гипоцентра. Для нахождения гипоцентра землетрясения используются данные разности времен прихода сейсмических волн на сейсмодатчики и ошибка в определения разности времен. По данным сейсмодатчика определяются координаты гипоцентра с учетом ошибок и использованием комбинаций с различных комбинаций сейсмодатчиков. Обработкой полученного массива координат производится оценка скоростей сейсмической волн/или определяется пространственная форма очага землетрясения и координаты гипоцентра. По координатам киноцентра корректируются разности времен пробега сейсмических волн и уточняются расстояния до сейсмодатчиков. Результат. После предварительного определения координат и формы очага землетрясения при наличии большого количества сейсмодатчиков имеется возможность уточнить координаты гипоцентра землетрясения с учетом рекомендаций приведенных в работе. Вывод. Использование предложенного метода подразумевает наличие большого количества датчиков для определения сложной формы, очага землетрясения. 

89-101 421
Аннотация

Цель. Политика государственной системы микрокредитования должна быть нацелена на достижения максимально возможного значения индикаторов IЭ.МФО, IВ, IСВ и IНВ.. Чем больше значение всех введенных индикаторов IЭ.МФО, IВ, IСВ и IНВ, тем более эффективна с точки зрения государственных интересов система микрокредитования. Метод. Использованы модели BLI и Динера для оценки качества жизни с точки зрения возможностей и целесообразности их применения для оценки эффективности системы микрокредитования. Результат. В данной работе проводится формирование состава  показателей для оценки эффективности системы микрокредитования на основе показателей, рассматирваемых в предложенных моделях. Предложен вариант построения интегрального показателя для оценки эффективности, как системы микрокредитования в целом, так и отдельной микрофинансовой организации (МФО). Составлен перечень из 21 показателя, на основе которых построен интегральный показатель эффективности функционирования системы МФО. Вывод. Сформирован состав показателей для оценки эффективности системы микрокредитования. Сформированы соотношения для оценки значения интегрального показателя эффективности системы микрокредитования, как на уровне всего государства, так и на уровне отдельного региона, что позволяет сравнивать отдельные регионы и государства по степени эффективности в них систем микрокредитования. 

102-123 463
Аннотация

Цель. Повышение эффективности функционирования (кредитной) организации за счет реализации процедуры горизонтального, вертикального и трендового (микроскопического) финансового анализа на основе сформированной инновационной системы аналитических коэффициентов в блоке параметрических когнитивных моделей. Метод. В ходе исследования применены методы финансового анализа высоко-интегрированных предприятий и кредитных организаций. Результат. Инновационный блок параметрических когнитивных моделей является информационной основой (микроскопического) финансового анализа, содержит когнитивные модели для горизонтального, вертикального и трендового финансового анализа предприятия или (кредитной) организации на основе сформированной системы аналитических коэффициентов, каждая из которых выступает сложным репертуаром параметров (показателей), эшелонированным на ряд портретов и стратифицированным на несколько независимых множеств расположенных на двух различных уровнях выделенной иерархии (структуры). Вывод. Финансовый анализ высокоинтегрированных (кредитных) организаций инициирует необходимость учета широкого спектра разных научных фундаментальных и прикладных направлений современной науки, а также обуславливает необходимость использования инновационного аппарата исследования.

12-132 400
Аннотация

Цель. Приведены факторы внешней среды на объекте пожара, влияющие на эффективность ведения оперативно-тактических действий подразделений пожарной охраны и спасателей в условиях непригодной для дыхания среды и статистические данные по функционированию газодымозащитной службы в ряде субъектов Российской Федерации. Метод. Приведена методика проведения научных испытаний с группами (звеньями) разведки по поиску пострадавшего пожарного газодымозащитника. Представлено описание локации проведения натурного эксперимента и алгоритм передвижения групп (звеньев) разведки. Приведены результаты научных испытаний по действиям звеньев газодымозащитной службы по поиску пострадавшего пожарного газодымозащитника, находящегося в бессознательном состоянии внутри объекта пожара. Эксперимент проводился в условиях помещений без освещения и при воздействии шумовых помех на личный состав групп разведки. Результат Результаты опытов подтверждают необходимость идентификации каждого пожарного газодымозащитника на месте пожара путем применения датчиков неподвижного состояния, светоотражающих элементов одежды, экипировки и снаряжения. Полученные результаты опытов коррелируются с ранее проведенными экспериментами пожарных и спасательных формирований по исследованию времени проведения разведки пожара в помещениях различных жилых и общественных зданий. Определена необходимость дальнейшего исследования отдельных параметров работы групп (звеньев) разведки на различных объектах, исходя из временных параметров работы газодымозащитников. Вывод. Установлено положительное влияние фактора наличия датчиков неподвижного состояния у личного состава пожарных и спасательных формирований, действующих в условиях непригодной для дыхания среды. Предложены направления исследования организационных систем по управлению пожарными подразделениями на месте пожара.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА 

133-141 387
Аннотация

Цель. Главной целью статьи является представление разработанного метода экспериментального определения коэффициентов конвективной теплоотдачи, подходящего при исследовании внутренней конвекции моделей сложной конфигурации. Метод. Исследование свободной конвекции в условиях внутренней задачи проводилось с помощью определения условной толщины пограничного слоя графическим методом. В первую очередь производился подбор расчетных сечений и плоскостей для экспериментальной установки. Выбор осуществляется таким образом, чтобы расчетные плоскости были перпендикулярны нагреваемым стенкам рассматриваемого канала. Установка экспериментальной модели возможна только в помещении с низкой подвижностью внутреннего воздуха, а также устойчивой температурой. В данном помещении не должно быть отопительных и нагревательных приборов, которые могут создавать сильные конвективные потоки около канала экспериментальной установки. Результат. В статье представлены результаты экспериментального исследования по определению распределения температуры воздушного потока и средних коэффициентов конвективной теплоотдачи по высоте вентиляционного канала. Снижение коэффициентов конвективной теплоотдачи на высоте от 0,5 до 1 метра происходит менее заметно, чем на высоте от 1 до 2 метров, что связано с восстановлением течения после вентиляционного отвода. На участке стабилизации происходит сначала постепенное снижение, а потом увеличение осевой скорости, которое обусловлено слиянием разнонаправленных потоков воздуха в этой области. Вывод. Выявлено, что в случае моделирования свободной конвекции в условиях внутренней задачи при наличии теплоотводящих границ в пределах расчетной разности температур, учет турбулизации течения практически не оказывает влияние на конечные результаты. 

142-152 419
Аннотация

Цель. Рассматривается конечно-элементная методика расчета железобетонных плит с трещинами после их усиления композитными тканями с целью определения остаточного запаса прочности. Метод. Методика основана на использовании алгоритмов расчета конструкций с учетом геометрической и физической нелинейности, реализованных в программе ПРИНС. Эти алгоритмы предполагают использование одной и той же расчетной схемы в процессе решения задачи. Однако специфика поставленной проблемы заключается в том, что расчетная схема конструкции до появления в ней дефектов и после усиления ее с помощью композитных материалов должна изменяться. Результат. С учетом этого обстоятельства алгоритмы нелинейного расчета конструкций по программе ПРИНС были дополнены опцией, позволяющей в процессе сквозного расчета менять параметры расчетной схемы. Для исследования несущей способности железобетонных плит используются многослойные конечные элементы, для каждого из которых задан определенный пакет материалов. Модернизация расчетной схемы в данном случае сводится к замене одного пакета материалов на другой. Приводится пример расчета плиты с трещиной, усиленной композитной тканью. Вывод. Показано, что использование  перестраиваемой расчетной схемы позволяет существенно повысить точность расчетов. При этом конечный результат зависит от того, на какой стадии формирования дефектов в плите осуществляется ее усиление. В расчетах использованы специальные многослойные конечные элементы четырехугольной формы. Элементы состоят из четырех простейших треугольников, для которых большая часть матричных характеристик вычисляется в замкнутом виде. Это особенно важно при проведении нелинейных расчетов, требующих многократного перевычисления этих характеристик.

153-161 553
Аннотация

Цель. Рассмотрены задачи производства поризованных гипсовых изделий на местном гипсовом вяжущем в Карачаево-Черкесской республике. Метод. Исследование основано на методе «сухой» минерализации пен, разработанному в Московском государственном строительном университете. В качестве исходных материалов применяли гипсовое вяжущее марки Г-6 Усть-Джегутинского гипсового комбината. В качестве пенообразователя (ПО) выбран пенообразователь окись алкилдиметиламина (окись амина). Выбор ПО выполнен с учетом его совместимости с гипсовым вяжущим. При этом исследовались ПО различных классов. Исследования проводили для получения пеногипса средней плотностью 900 кг/м3. Результат. Предложена технология производства пеногипса, в основе которой принята технология производства пенобетона методом «сухой» минерализации пен. Выбор пенообразователя выполнен сравнительной оценкой исследованных параметров пенообразователей различных классов. Разработана методика проектирования составов пеногипса для получения изделий заданной средней плотности. Методика включает определение расхода ГВ, расхода воды и пенообразователя, определения В/Т отношения. Проектирование составов ПГ предложено вести исходя из заданной проектной средней плотности материала ( , кг / м3 П  ), равной в данном случае расходу двуводного гипса (CaSO42H2O). В предложенном методе получения пеногипсовых масс отличительной особенностью является использование технологических свойств плотных пен – пен с низкой кратностью. Определены граничные условия получения стеновых пеногипсовых изделий из местного гипсового вяжущего, соответствующих требованиям ГОСТ. Вывод. С использованием современных методов исследований установлено, что пеногипсовые изделия из Усть-Джегутинского гипса марки Г-6 удовлетворяют требованиям стандартов для строительных теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных изделий плотностью 400-1000 кг/м.3

162-171 280
Аннотация

Цель. Целью исследования является проведение параметрического анализа напряженного состояния анизотропного скального массива на контурах выработок системы трех параллельных туннелей круговой формы без обделки от собственного веса массива, при различных отношениях упругих характеристик скального массива в ортогональных направлениях, и при различных расстояниях между туннелями, используя модель трансверсально-изотропной среды. Метод. Расчет системы из трех параллельных туннелей без обделки большой протяженности, проложенных в крепком трансверсально-изотропном скальном массиве, сведен к задаче плоской деформации теории упругости для трансверсально-изотропной среды, содержащей параллельные выработки. Применена модель трансверсально-изотропной среды (частный случай анизотропной среды), при которой скальный массив в одной плоскости обладает характеристиками изотропной среды (плоскость изотропии), а в перпендикулярном направлении – отличными от изотропной среды характеристиками. Напряженное состояние было исследовано методом конечного элемента с использованием программного комплекса ANSYS. Предварительно были определены размеры и тип конечного элемента, пригодного для расчета на основе решения в программном комплексе верификационной задачи Кирша. Результат. Определены относительные тангенциальные напряжения на контурах трех параллельных туннелей в зависимости от степени анизотропии скального массива и в зависимости от расстояния между параллельными туннелями. Проведена оценка влияния расстояния между туннелями на напряженное состояние на контурах трех параллельных туннелей, в зависимости от степени анизотропии. Вывод. Результаты параметрического анализа показывают, что на напряженное состояние существенное влияние оказывает степень анизотропии упругих свойств грунтового массива и расстояние между туннелями. При проектировании подземных сооружений необходимо учитывать анизотропию упругих свойств грунтового массива; более детально определять физико-механические свойства скальных грунтов и особое внимание уделять упругим характеристикам. Учет трансверсальной-изотропии и расстояния между туннелями ведет как к увеличению, так и к уменьшению тангенциальных напряжений на контурах параллельных туннелей. При некоторых отношениях упругих характеристик в ортогональных направлениях, независимо от расстояния между туннелями, на контурах туннелей отсутствуют растягивающие напряжения, что благоприятно отражается на работе гидротехнического туннеля. 

РЕДАКЦИОННЫЙ ОТДЕЛ 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6185 (Print)
ISSN 2542-095X (Online)