В последние годы основная часть полезных ископаемых извлекается из большой глубины. Практика показывает, что отработка месторождений на глубоких горизонтах сопровождается горными ударами и зональным разрушением массива (зональной дезинтеграцией) вокруг подземной выработки, которое представляет собой совокупность чередующихся нарушенных и относительно ненарушенных зон, охватывающих ее. Использование классических моделей механики сплошной среды для описания напряженного состояния массива горных пород в условиях зонального разрушения неэффективно ввиду невозможности учесть осциллирующий характер разрушения, нарушения сплошности среды и т.п. В данной работе автор предлагает математическую модель массива горных пород, подверженного зональному разрушению вокруг незакрепленной горной выработки, пройденной на большой глубине, с привлечением неевклидовой модели сплошной среды. Вводятся иерархические уровни разрушения горной породы и предлагается схема определения параметров модели.
Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета
2018. — Выпуск 3
Содержание:
Приведены результаты мониторинга трещинообразования в металлических конструкциях большегрузных автосамосвалов типа БелАЗ при их эксплуатации на разрезах Кузбасса. Рассматриваются возможные причины и области образования трещиноподобных дефектов при эксплуатации карьерного автотранспорта на глубинах свыше 300 м. Определены узлы и элементы карьерных автомобилей и места возникновения наибольших суммарных напряжений посредством твердотельного моделирования, прочностного анализа и мониторинга состояния металлических конструкций в производственных условиях. Установлен закон развития длины трещины в областях соединения картера и крепления гидравлического цилиндра в зависимости от числа циклов нагружения. Представлена зависимость напряжений, возникающих в элементах металлических конструкций большегрузных автосамосвалов в процессе эксплуатации под действием различных нагрузок, от количества циклов нагружений до отказа.
Ключевые слова
Качество технологических и сварочных процессов судовых конструкций в значительной степени определяет их надежность при циклических нагрузках. Для обеспечения усталостной прочности элементов конструкций при эксплуатации судов необходимы методики, позволяющие оперативно и с минимальными затратами осуществлять текущий контроль, оценку и прогнозирование технического состояния. Такие расчетные методики должны учитывать реальную картину напряженного состояния конструкций, вид нагружения, остаточные сварочные напряжения, действие концентраторов и усталостные изменения структуры стали в зависимости от срока эксплуатации судна. В данной работе представлена расчетная методика оценки усталостной прочности сварных конструкций с остаточными напряжениями и концентраторами. Выполнен комплексный анализ влияния сжимающих и растягивающих остаточных сварочных напряжений, создающих многоосное напряженное состояние, на усталостную прочность сварных соединений. Представлены профиль сварного углового соединения с позиции минимальной концентрации напряжений и простая расчетная зависимость для оценки предела выносливости по геометрическим размерам сечения сварных соединений и теоретическим коэффициентам концентрации напряжений. Разработана расчетная модель малоциклового разрушения, позволяющая оценить пределы выносливости по критерию появления макротрещин в конструкциях с технологическими концентраторами напряжений. Полученные расчетные данные могут быть использованы для оценки надежности сварных соединений конструкций с концентрацией напряжений, остаточными сварочными напряжениями и структурной поврежденностью. Уровень номинальной внешней нагрузки, не провоцирующий появление трещин в концентраторе, отнесенный к пределу текучести, может служить критерием, характеризующим способность материала противостоять трещинообразованию в сварных соединениях.
Ключевые слова
Рассчитана и проверена экспериментально высота подъема носовой части корпуса судна при контакте с грунтом. По высоте подъема рассчитана реакция грунтового основания. Подъем носовой части корпуса судна является результатом реакции грунта при швартовке судна к необорудованному берегу. Сила, действующая со стороны грунта на корпус, равна весу вытесненной из воды части корпуса судна. При выходе десантного судна на необорудованный берег большое значение имеет форма его корпуса, так как от этого изменяется вес носовой части корпуса, которая выходит из воды и поднимается над грунтом. Максимальная высота подъема носовой части корпуса рассчитывается по уравнению баланса кинетической и потенциальной энергии судна. Формулы, которые представлены в работе, позволяют рассчитать реакцию грунта по скорости судна, данным об остойчивости и условиям в месте швартовки.
Ключевые слова
Повышение эффективности использования рыбопромыслового флота является важнейшей задачей для рыбной промышленности, решение которой связано с обновлением флота и сокращением внеэксплуатационных простоев, значительная часть которых приходится на ремонт судов. На государственном уровне поставлена задача строительства и модернизации рефрижераторного флота на отечественных верфях. Сокращения сроков ремонта рефрижераторов можно добиться путём корректировки требований нормативных документов по проектированию наиболее повреждаемых конструкций корпуса, а также за счёт их модернизации на ранних стадиях эксплуатации. Специалисты проявляют постоянное внимание к проблеме проектирования фальшбортов - одной из наиболее повреждаемых конструкций на рефрижераторах. Несмотря на внедрение в практику проектирования фальшбортов различных вариантов их конструктивного оформления, они продолжают получать многочисленные повреждения в результате эксплуатации. В статье дан анализ состояния рефрижераторного флота в России и за рубежом. Произведён обзор состава рефрижераторного флота по трём морским бассейнам, представлена дифференциация рефрижераторов по годам и странам постройки, а также отражены перспективы развития рефрижераторного флота на Дальнем Востоке. Приводятся результаты проведенных авторами статьи осмотров фальшбортов судов отечественной и зарубежной постройки, эксплуатирующихся в Дальневосточном бассейне, представлен анализ их конструктивного оформления, выявлены причины повреждений, произведено сравнение конструктивного оформления осмотренных судов с практикой их проектирования, определено направление повышения ремонтопригодности.
Ключевые слова
Приведены результаты анализа морских пассажирских и туристических маршрутов Социалистической Республики Вьетнам. По информации из открытых источников определены основные направления перевозок, типы и характеристики морских пассажирских судов. Рассмотрена возможность использования морских катамаранов для осуществления пассажирских перевозок, отмечены их конструктивные и эксплуатационные преимущества, а также недостатки. Выполнен анализ проектных характеристик пассажирских катамаранов, построенных в период с 1980 по 2017 г. Получены формулы, отражающие зависимость главных размерений и их соотношений от пассажировместимости и года постройки судна, показаны основные тенденции, характеризующие изменение проектных характеристик судов данного типа.
Ключевые слова
Одной из главных причин снижения надежности втулок цилиндров большинства дизелей являются высокие скорости изнашивания рабочих поверхностей, которые приводят к преждевременным их отказам. В статье дан аналитический обзор условий работы и особенностей изнашивания втулок цилиндров судовых дизелей, а также большинства методов повышения износостойкости втулок цилиндров судовых дизелей, дающих повышение ресурса от нескольких процентов до нескольких раз. Отмечено, что наиболее широкое применение нашли следующие технологические методы повышения износостойкости и, соответственно, надежности втулок цилиндров: создание новых материалов для изготовления втулок, формирование оптимальных параметров макро- и микроструктуры поверхности методом хонингования, лазерная закалка рабочей поверхности, нанесение антифрикционных покрытий пламенным напылением и гальваническим хромированием и формирование износостойких тонкопленочных покрытий путем использования различных типов триботехнических материалов. Все существующие методы упрочнения (за исключением использования триботехнических материалов) требуют наличия технологического оборудования и значительных материальных затрат. Для втулок цилиндров судовых дизелей, имеющих большие величины износов, большинство методов восстановления нанесением покрытий и поверхностного упрочнения не нашли широкого применения вследствие значительной себестоимости технологического процесса (гальванические покрытия) или недостаточной адгезионной прочности покрытия и основного металла (методы напыления). В настоящее время большая группа триботехнических материалов применяется для упрочнения поверхностей трения путем модифицирования и формирования на сопряженных поверхностях тонкопленочных антифрикционных покрытий, которые, как правило, превосходят износостойкие покрытия, полученные при применении традиционных технологических методов упрочнения. Наиболее перспективными триботехническими материалами для присадок к машинным маслам и трибомодифицирования при ремонте деталей являются органо-неорганические композиции и композиты на основе модифицированного вермикулита.
Ключевые слова
Представлена схема опреснительной установки, где для получения пресной воды предлагается использовать процесс испарения и конденсации влаги в воздухе, который движется по замкнутому контуру. Принцип действия установки основан на свойстве воздуха резко увеличивать свое максимальное влагосодержание с повышением температуры. При снижении температуры на 30-40 градусов Цельсия можно получить до 520 кг пресной воды в час. В настоящей работе представлено авторское экспериментальное исследование теплообмена и длины экономайзерного участка пленки воды, т.е. участка, на котором происходит нагрев воды до температуры мокрого термометра. Получены данные по изменению температур воздуха и пленки воды, а также относительной влажности воздуха по длине контакта, произведено обобщение по теплообмену в виде критериальной зависимости.
Ключевые слова
Авторами предложено применение метода двухмерного сингулярного спектрального анализа (2D-SSA) для обработки натурных океанологических данных и обоснована целесообразность его применения в гидрологии. Выделены ключевые особенности и достоинства метода и рассмотрена его процедурная последовательность. Описаны этапы декомпозиции и реконструкции, предложена физическая интерпретация результатов. Приведен пример обработки данных натурных измерений, выполненных сотрудниками Тихоокеанского океанологического института (ТОИ ДВО РАН) в Амурском заливе Японского моря, методом 2D-SSA, включающим процедуры фильтрации масштабных составляющих в гидрологических процессах, что позволило более конструктивно подойти к интерпретации результатов наблюдений и обеспечило понимание вкладов различных факторов и взаимного влияния пространственной геометрии течения, вертикальной конвекции и топографии дна.
Ключевые слова
Основная проблема, выделенная в статье, - неправильная работа централизованных систем естественной вентиляции в большинстве жилых домов. Предпринята попытка получения рабочей математической модели системы естественной вентиляции и её изучение на предмет закономерностей. Проведён анализ отечественных и зарубежных трудов и наработок в области естественной вентиляции и вентиляции жилых зданий в целом, а также конкретных натурных экспериментов, описывающих схожую проблематику. Представлены и проанализированы авторская математическая модель системы естественной вентиляции жилого пятиэтажного здания и полученные в процессе моделирования результаты. Выявлены особенности и закономерности распределения воздушных потоков в сборных каналах и каналах-спутниках систем естественной вентиляции, полученные в результате математического моделирования вертикальной сборной вытяжной шахты с пятью каналами-спутниками. В качестве граничных условий при создании математической модели были заданы перепады давления между устьем сборной шахты и вытяжными решетками. При расчете математической модели были приняты следующие вентиляционные допущения: отсутствие сопротивления на приточных устройствах и возможности управлять притоком воздуха. Приведенные закономерности также применимы к зданиям с большей этажностью.
Ключевые слова
Представлена разработанная авторами данной статьи индивидуальная технология водоподготовки для котельной и на хозяйственно-питьевые нужды с применением мембранных нанофильтров для небольшого расхода воды. Технологическая схема позволяет работать в двух режимах: 1) водоподготовка для котельной; 2) водоподготовка одновременно для хозяйственно-питьевых нужд и для нужд котельной. Проектом предусмотрено смешение фильтрата с исходной водой, что дает минимизацию затрат, при этом качество воды соответствует требованиям. Изложены особенности процесса нанофильтрации, которые необходимо было учесть при расчете мембранных нанофильтров для водоподготовки. Представлены результаты пусконаладочных работ с участием авторов установки водопоготовки, разработанной по индивидуальному заказу ООО «ДальВОДГЕО» и реализованной с 2014 по 2016 г. в г. Владивостоке.
Ключевые слова
Изложены теоретические основы известной методики выявления и локализации грубых ошибок измерений по поправкам из уравнивания. Обобщены и дополнены достигнутые результаты работы с ее применением. Основы методики заложены еще в 60-х годах прошлого века, но в отечественной геодезической литературе она, к сожалению, до сих пор не нашла должного освещения, хотя при современных способах регистрации измерений и вычислений проблема автоматизированного поиска возможных грубых ошибок является весьма актуальной. Указывается на достоинства и недостатки методики. Эта тема важна при геодезическом обеспечении строительства дорог, тоннелей, других сооружений и объектов.
Ключевые слова
Обрывы проводов воздушных линий электропередачи напряжением 10 кВ вызывают снижение качества получаемой потребителями электрической энергии, создают пожароопасные ситуации в зоне повреждения воздушной линии, увеличивают вероятность попадания человека под высокое напряжение, что в большинстве случаев приводит к летальному исходу. В настоящее время в практике эксплуатации электрических сетей отсутствуют устройства своевременного отключения электрической сети при наличии в ней обрыва провода воздушной линии 10 кВ. Для построения защиты, обеспечивающей электробезопасность при обрыве провода, в качестве информационного параметра используют напряжения обратной и нулевой последовательностей, а само устройство защиты устанавливают либо в конце воздушной линии 10 кВ, либо на стороне низшего напряжения понижающего трансформатора 10/0,4 кВ. Для выбора информационного параметра, получения его количественных характеристик и определения места установки защиты проведены исследования напряжений с использованием компьютерного моделирования в программной среде MATLAB и физического моделирования в лабораторных условиях. В статье приводятся результаты исследований напряжений обратной и нулевой последовательности в различных точках электрической сети напряжением 10/0,38 кВ с трансформатором со схемой соединения обмоток «треугольник-звезда с нулем» при обрыве фазного провода воздушной линии напряжением 10 кВ. Показано, что напряжение обратной последовательности более полно характеризует обрыв фазного провода воздушной линии напряжением 10 кВ, чем напряжение нулевой последовательности, причем информация о напряжении обратной последовательности может быть получена как на стороне высшего, так и на стороне низшего напряжения понижающего трансформатора 10/0,4 кВ. Обосновывается установка устройства защиты на стороне низшего напряжения понижающего трансформатора 10/0,4 кВ. Определено значение уставки устройства защиты по напряжению обратной последовательноcти. Проводится сопоставление результатов исследования с результатами, полученными ранее при исследовании напряжений в электрической сети с трансформатором со схемой соединения обмоток «звезда-звезда с нулем».
Ключевые слова
Рассматриваются особенности формирования современной световой среды Хабаровска и Уссурийска. Дается характеристика современным проектам освещения зданий, описываются их технические и светокомпозиционные приемы. На основе анализа процесса формирования утилитарного и архитектурного освещения городов делаются выводы об уникальных решениях и общих способах освещения, характерных для Хабаровска и Уссурийска. Описываются основные световые доминанты и ансамбли. Формулируются перспективы развития световой среды городов. Анализируется световой ансамбль исторического центра Хабаровска в начале 2000-х годов, включавший площади им. В.И. Ленина и Комсомольскую, улицу Муравьева-Амурского. Исследуется общее светокомпозиционное решение главной городской площади, в которую входили светодинамическая композиция из девяти фонтанов, система световой рекламы и архитектуры. Анализируются вечерняя композиция Комсомольской площади, ее световые доминанты и оформление, применение определенных типов светильников для нового здания Хабаровского цирка. Приводится проект освещения улицы Муравьева-Амурского, выполненный в 2001-2002 годах, раскрываются его основные цели и задачи, перечисляются некоторые световые доминанты. Описывается светокомпозиционное решение вертикальных форм площади Славы - современный храмовый комплекс и главный собор, световые вертикали памятников советской эпохи, которые играют роль световых доминант в пространстве и ночной речной панораме Хабаровска. Исследуются общие тенденции освещения г. Уссурийска, раскрываются светокомпозиционные решения современных торговых, гостиничных и жилых комплексов, молодежного клуба. Уникальное цветное освещение соборов и церквей города формирует систему вертикальных световых доминат и форм исторического города. В заключение статьи формулируются рекомендации по формированию световой среды приречных городов, которые могут быть применены и в других крупных мегаполисах. Выводы намечают общие подходы и закономерности развития световой среды исследуемых городов. Отмечается, что в Хабаровске наиболее активно велась работа по созданию и реализации световых проектов. Акцентируется практическая значимость социологических и психологических исследований как элемента предпроектного анализа на предварительном этапе формирования световой среды городов.
Ключевые слова
Рассматриваются вопросы цветосветовой организации среды пешеходной структуры города в условиях сложного рельефа. Предлагается авторская методика поэтапного формирования алгоритма проектного решения на основе оценки объемно-пространственных и цветофактурных характеристик поверхности природного ландшафта и окружающей застройки. На основе разработанной методики принимается обоснованный выбор материалов и конструкций, приемов озеленения и вечернего освещения для развития многоярусной пешеходной структуры города с использованием поверхностей сложного рельефа.
Ключевые слова
Генеративное проектирование - это один из видов вычислительного проектирования, в котором роль архитектора заключается в создании систем скриптов и алгоритмов, позволяющих автоматизировано создавать проекты зданий по заранее созданному набору алгоритмов. В статье рассматривается практическая разработка такой системы на основе авторского алгоритма для проектирования малоэтажных жилых зданий, включающая в себя анализ исходных данных, создание объемно-пространственного решения и документирование полученного результата.