+
О характеристиках энергоэффективности лазерной эрозии при очистке от оксидов поверхностей углеродистых сталей, чугуна и низколегированных сплавов металлов. Ч. 2.
стр.261-269
ДЕВОЙНО О. Г., Горбунов А. В., Шпакевич Д. А., ЛАПКОВСКИЙ А. С., ГОРБУНОВА В. А., Коваль В. А., Ковалева С. А.
Проведен анализ показателей энергоэффективности процессов лазерной эрозионной очистки (ЛО), разрабатываемых в последнее время для применения в технологиях металлообработки многих углеродистых сталей, чугунов и сплавов цветных металлов, с целью удаления с них поверхностных оксидных слоев. Учет некоторых характеристик данных ЛО-процессов (энергозатраты, энергетический критерий Ken1s, и др.) дает возможность оценить влияние различных механизмов поверхностного деоксидирования при импульсной лазерной очистке MeOx-слоев. Анализ LC-процессов с учетом характеристик эффективности проводился на основе массива параметров типичных (в области ЛО от оксидов) режимов обработки образцов углеродистых сталей с поверхностными оксидными слоями (в том числе с использованием данных наших экспериментов) с применением различных импульсных лазеров, а также некоторых образцов алюминиевых, медных и титановых сплавов и чугуна с поверхностными оксидами. Проведенное нами сравнение расчетных значений параметров для ряда современных вариантов ЛО показывает, что с достаточной степенью надежности можно предположить, что для наиболее типичных случаев ЛО-обработки (предварительно изученных в наших экспериментах по очистке стальных образцов от прокатной окалины, а также описанных для ЛО-процессов по удалению оксидов с поверхности некоторых сплавов цветных сплавов) более вероятен первый, т.е. наиболее энергозатратный (термическая абляция с нагревом до температуры плавления и даже выше) из механизмов очистки. Для этой группы процессов уровень значений энергетического критерия, достигнутый в нашей серии экспериментов с ЛО FeOx-окалины со стали (Ken1s ≈ 4,4) и соответствующее ему приближенное значение можно, согласно нашим кинетическим оценкам, считать близким к пороговому уровню, ниже которого будет параллельно реализовываться не только ЛО-термоабляция, но и частично два других (менее энергозатратных) механизма деоксидирования. В то же время в более редкой группе случаев процессов ЛО (например, при лазерном удалении пленки TiOx с титанового сплава, а также, возможно, в режиме удаления оксида алюминия с алюминиевого сплава, для которого уровень Ken1s, вероятно, эквивалентен «переходной зоне» с существенным вкладом как неабляционных механизмов, так и термоабляции) возможна активная реализация иных, т. е. не термоабляционных механизмов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Изменение текстуры деформированной меди при воздействии холодной плазмы воздуха
стр.270-277
АНИСОВИЧ А. Г., Филатова И. И.
Исследованы изменения микроструктуры и текстуры образцов меди М1 после пластической деформации прокаткой и воздействия низкотемпературной неравновесной плазмы высокочастотного емкостного разряда, возбуждаемого на частоте f = 5,28 МГц в воздухе при низком давлении (p ~ 1 Торр). Методом металлографического анализа показано, что изменения микроструктуры незначительны. Размер зерна не изменяется; улучшается визуализация структуры, повышается четкость выявления границ зерен после металлографического травления. Результаты рентгеноструктурного анализа свидетельствуют о том, что воздействие плазмы приводит к изменению относительной интенсивности интерференционных линий рентгенограммы. После деформации превалирующей является ориентировка á011ñ, что характерно для текстуры прокатки меди. Воздействие плазмы в течение 5 мин приводит к повышению интенсивности линий (200), (220) и (311). При обработке в течение 10 мин относительная интенсивность линий также незначительно возрастает. Параметр кристаллической решетки после воздействия плазмы не изменяется. Установлено, что изменение интенсивности линий рентгенограммы не связано с действием микронапряжений, изменением размеров блоков когерентного рассеяния. Значение отношения sinq(200)/sinq(111) = 1,15 свидетельствует о том, что дефекты упаковки в процессе воздействия не образуются. Рентгеновские эффекты при воздействии плазмы аналогичны наблюдаемым при отпуске деформированных металлов, когда основные ориентировки текстуры деформации или сохраняются на уровне деформированного металла, или усиливаются. При воздействии плазмы реализуется начальный процесс релаксации напряжений, связанный с перемещением атомов на расстояния, меньшие межатомных, когда кристаллическая решетка совершенствуется. Основной причиной изменений являются напряжения 3-го рода, обусловленные смещениями атомов из положений равновесия.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Повышение эффективности лазерной резки стальных материалов путем предварительной обработки гидроабразивным способом
стр.278-283
КАЧАНОВ И. В., Филипчик А. В., ШАТАЛОВ И. М., Иванов Д. М., Жук А. Н.
Высокая эффективность современных методов изготовления деталей машин и механизмов тесно связана с качеством предварительной очистки металлических поверхностей от коррозии. Добиться необходимого уровня обработки удается благодаря применению струйных технологических решений, особенно в условиях лазерной резки, используемой на машиностроительных предприятиях Республики Беларусь. Одним из ключевых показателей, определяющих результативность лазерной обработки металлов, является скорость лазерной резки. В данной статье рассматривается инновационный подход к струйной очистке металлических материалов от коррозии с последующим применением в процессе лазерной резки. Отличительная особенность предложенного метода гидроабразивной обработки заключается во введении в высоконапорную струю воды специальных компонентов – бентонитовой глины, кальцинированной соды и сажи. Это обеспечивает не только эффективное удаление коррозии, но и формирует поверхность, оптимальную для лазерной резки. С целью анализа влияния параметров гидроабразивной обработки на скорость лазерной резки проведены промышленные испытания трех групп образцов из сталей марок Ст3, Ст20 и Ст45. Размеры образцов составляли 200×200 мм при толщине листа в диапазоне S = 2–12 мм. На основе результатов экспериментальных исследований была разработана модернизированная технология гидроабразивной очистки металлических материалов, предназначенная для удаления коррозии с последующей их обработкой методом лазерной резки. В предложенной технологии применяется рабочая жидкость, содержащая следующие компоненты: бентонитовую глину (Кб = 1,5–2,5 %), кальцинированную соду (Кк.с = 1,8–2,2 %), сажу (Ксж = 11–13 %) и воду. Применение данной рабочей жидкости позволило достичь повышения скорости лазерной резки на 8–12 % по сравнению с результатами, полученными при использовании аналогичной жидкости, содержащей полиакриламид вместо сажи, при этом без необходимости введения дополнительных технологических операций.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Повышение устойчивости обработки титана: моделирование и экспериментальное изучение применения твердосплавных пластин с PVD и CVD-покрытием
стр.284-291
Амбекар C. Б., Павар С. С., Дубе А. С., Патиль Д. П., Кумар А.
В данной статье представлено обширное исследование экологически безопасных методов обработки титанового сплава (Ti–6AL–4V), являющегося важнейшим материалом аэрокосмической и биомедицинской отраслей. Новизна предлагаемой работы заключается в повышении устойчивости путем применения различных технологий, в частности твердосплавных вставок, изготовленных методами физического осаждения из паровой фазы (PVD) и химического осаждения из паровой фазы (CVD). Эти компоненты необходимы для повышения производительности обработки и снижения воздействия на окружающую среду. Более того, для оптимизации всего процесса экспериментальное исследование включает в себя методический анализ параметров обработки, таких как скорость резания, скорость подачи и глубина резания. Помимо этого, обеспечивается превосходная производительность обработки при меньшем потреблении энергии и хорошая шероховатость поверхности, что является новизной. Кроме того, в работе подчеркивается важность скорости подачи, скорости резания и глубины резания для повышения энергоэффективности при обработке титановых сплавов. Твердосплавные пластины с покрытием PVD и CVD обеспечивают стабильную производительность для широкого спектра инструментов, повышая их надежность и делая их привлекательными вариантами для энергоэффективных и экологически чистых методов обработки. По сравнению с пластинами с покрытием CVD, которые обеспечивают оптимальную шероховатость поверхности 0,232 мкм при скорости подачи 75 мм/мин, скорости резания 0,035 мм/об и глубине резания 0,5 мм, пластины с покрытием PVD имеют оптимальную шероховатость поверхности 0,258 мкм при аналогичных условиях. Стабильная производительность твердосплавных пластин с покрытием PVD и CVD при использовании различных инструментов повышает их надежность и эффективность в экологически чистых производственных условиях. В исследовании учитывается воздействие твердосплавных пластин с покрытием, нанесенным методом PVD и CVD, на окружающую среду в соответствии с требованиями экологичного производства.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Функция Грина для упругой полуполосы
стр.292-296
Босаков C. В., Мелянюк М. А.
В представленной работе аналитически определяются вертикальные перемещения верхней грани упругой полуполосы с нижней шарнирно опертой гранью от действия вертикальной сосредоточенной силы, приложенной к верхней грани. При этом используется метод специальной аппроксимации, ранее эффектно применяемый в работах И. Снеддона и позднее В. М. Александрова. На нижней грани полуполосы принимаются равными нулю вертикальные перемещения и касательные напряжения. Искомое выражение для перемещений складывается из перемещений бесконечной полосы от действия двух симметрично приложенных вертикальных сил и самоуравновешенной нормальной горизонтальной нагрузки, приложенной к торцу полуполосы и равной нормальным горизонтальным напряжениям от действия двух симметрично приложенным силам к бесконечной полосе с обратным знаком. Перемещения от самоуравновешенной нагрузки по методу Ритца представляются в виде двойного ряда по классическим ортогональным функциям – полиномам Эрмита с весом и Лежандра с неопределенными коэффициентами, которые определяются из условия минимума функционала полной энергии деформаций полуполосы и работы торцевой самоуравновешенной горизонтальной нагрузки. Полученное выражение для перемещений содержит элементарные функции, имеет логарифмическую особенность в точке приложения силы и убывает на бесконечности. Приводятся графики вертикальных перемещений верхней грани полуполосы при различных положениях внешней вертикальной силы. Также графически показана точность принятой специальной аппроксимации. Полученные результаты могут найти применение при решении различных контактных задач для упругой полуполосы, нагруженной по верхней грани.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Моделирование системы «платформа – модель здания»
стр.297-306
Низомов Д. Н., Каландарбеков И. К., Каландарбеков И. И.
Разработаны алгоритмы численного решения динамических задач моделей зданий с сейсмоизолирующим поясом при расположении плоскости скольжения на различных уровнях. Алгоритмы учитывают нелинейное поведение конструкции, связанное с перемещениями в области скользящего слоя, и позволяют проводить моделирование с учетом различных параметров изоляции. Разработана компьютерная программа, реализующая предложенные алгоритмы. Она позволяет рассчитывать динамический отклик зданий при различных сейсмических воздействиях, учитывая геометрические и механические характеристики конструкции. В программе реализованы численные методы интегрирования уравнений движения, что обеспечивает точность и устойчивость вычислений. Проведены расчеты моделей зданий с сейсмоизоляцией при различных параметрах системы, включая высоту расположения плоскости скольжения, жесткость надземной части и характеристики демпфирования. Получены результаты, показывающие влияние этих факторов на поведение сооружения при сейсмических нагрузках. Анализ результатов показал, что расположение плоскости скольжения оказывает значительное влияние на динамическую реакцию здания. В частности, более низкое расположение слоя скольжения способствует снижению передаваемых на надземную часть ускорений, что приводит к уменьшению внутренних усилий и повышению общей сейсмостойкости конструкции. Предложенные алгоритмы и программа могут быть использованы при проектировании зданий с сейсмоизоляцией, а также при оценке их надежности в условиях различных сейсмических воздействий.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Анализ геологических и гидрогеологических условий при проведении реконструкции набережной Ижевского водохранилища
стр.307-316
Грахов В. П., Кисляков М. А., Кисляков А. А.
Данная статья посвящена особенностям геологических и гидрогеологических условий при разработке проекта реконструкции набережной Ижевского водохранилища. Исследование проведено на левобережье Ижевского водохранилища (Набережная зодчего Дудина), в границах набережной от лестничного схода монумента «Дружба народов» до устья речки Подборенки и частично примыкающего к ней коренного склона до улицы Милиционной с переулком Широкий. Отсыпанный участок набережной шириной до 30 м ранее являлся частью акватории водохранилища. Формирование территории проводилось в 2010–2011 гг. преимущественно путем отсыпки песчаных грунтов высотой до 5,0 м и более, при этом от водохранилища участок отделен шпунтовой стенкой. Поверхность новой набережной ровная и практически плоская, с незначительным уклоном в сторону водохранилища. Гидрогеологические условия данной территории характеризуются наличием грунтовых вод, выявленных в пределах надпойменной террасы и у подножия коренного склона долины реки Иж. Воды выходят на поверхность в виде множества мочажин и нисходящих родников у подножия склона. В пределах исследуемого участка четыре места концентрации выходов воды оборудованы каптажем. В ходе исследования проведен детальный анализ физико-механических свойств грунтов и коррозионной активности грунтовых вод к основным строительным материалам. Результатом исследования является оценка геологических и гидрогеологических условий по структуре залегания геологических слоев грунта, физико-механическим свойствам грунтов, глубинам и характере залегания грунтовых вод, их коррозионной активности. Предложены мероприятия по сохранению и укреплению склонов, отводу грунтовых вод с территории склонов и набережной при проведении работ по реконструкции.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Моделирование транспортных потоков при помощи нейронных сетей
стр.317-326
Морозов В. В., Чикишев Е. М.
Объектом исследования является процесс движения транспортных потоков на городской улично-дорожной сети мегаполиса. В связи с возрастающей урбанизацией увеличиваются и негативные ее последствия, в числе которых – снижение скорости сообщения вплоть до образования заторов. Цель работы – разработка математического аппарата для управления нагруженными транспортными потоками на улично-дорожной сети городов при помощи нейронных сетей. Результаты исследования направлены на решение проблемы формирования транспортных заторов в городах, особенно в крупнейших. Методологическая база исследования включает в себя системный подход, системный анализ, синтез, теории транспортных потоков, систем, динамических систем, сложных систем и хаоса. Целевой функцией исследования определена максимизация кинетической энергии транспортного потока. В качестве оптимизационного критерия предложено использовать меру хаоса дорожного движения – энтропию транспортных потоков. По результатам исследования получена математическая модель изменения кинетической энергии транспортного потока под влиянием относительной энтропии занятости полос дорожным движением на регулируемых перекрестках. Для мониторинга транспортных потоков предложено использовать уличные (дорожные) камеры видеонаблюдения. Для этого разработаны математические модели, позволяющие измерять занятость полос движением на конкретных регулируемых пересечениях посредством обработки видеоизображения нейронными сетями в режиме реального времени. Для подтверждения разработанного математического аппарата проводятся соответствующие экспериментальные исследования. В данной статье представлены текущие результаты эксперимента, которые подтверждают предлагаемые авторами математические модели. Полученные результаты исследования справедливы только с учетом соблюдения обозначенных ограничений и требований к транспортному потоку. С одной стороны, это значительно сужает возможность применения результатов на практике, с другой – позволяет повысить точность и чистоту экспериментальных исследований.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Многоуровневая стратегия размещения измерительных устройств в инженерных системах с распределенной нагрузкой на основе иерархического и кластерного анализа
стр.327-328
Капанский А. А., ГРУНТОВИЧ Н. В.
Построение цифровой модели «умного города» в условиях стремительного развития технической инфраструктуры требует эффективных методов мониторинга и управления инженерными системами. Одной из ключевых задач является оптимизация размещения измерительных устройств в таких системах, как водо- и энергоснабжение, включая газ, электричество и теплоту. В условиях ограниченных финансовых ресурсов и необходимости обеспечения высокой точности мониторинга важно учитывать не только географическое распределение потребителей, но и интенсивность их нагрузки. Это особенно актуально для управления распределенными техническими системами, где необходимо минимизировать затраты на оборудование, обеспечивая при этом полный охват сети и своевременное выявление аномалий. Целью данного исследования является разработка методологии оптимального размещения измерительных устройств в инженерных системах, учитывающей как пространственное положение потребителей, так и их загрузку. В работе используется многоуровневая стратегия анализа с применением метода Уорда для иерархической кластеризации и алгоритма k-средних. На основе предложенной методологии на примере системы водоснабжения Гомеля выделены четыре территориальных кластера, на основе которых пропорционально вкладу потребления распределены 20 датчиков давления. В статье показано, как с помощью многопараметрической кластеризации можно определить оптимальные центры размещения измерительных устройств, которые ориентируются на более мощных потребителей, при этом учитывая географическое распределение объектов в целом. Разработанный подход позволяет эффективно распределять измерительные устройства с учетом реальной загрузки объектов в системе и их географического положения, что обеспечивает наилучший охват территории в условиях ограниченного количества оборудования. Приведенный в статье подход может быть адаптирован для различных технических систем, обеспечивая универсальность и гибкость применения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
