Введение. Классическая оптимизация топологии приводит к предсказанию структурного типа и общей компоновки и дает примерное описание как внешних, так и внутренних границ форм структуры. Однако вероятностная модель оптимизации топологии (или оптимизационная топология на основе надежности) приводит к нескольким вариантам решения надежности на основе топологии с высоким уровнем производительности. Цель данной статьи - создать эффективный инструмент для интеграции модели оптимизации топологии на основе надежности для свободных вибрирующих структур. Материалы и методы. Разработанный инструмент называется методом обратной оптимальной безопасности. При использовании модального анализа выбор области оптимизации очень важен для обеспечения возможности снижения материалоемкости с учетом ограничений в изготовлении и без влияния на ее структурную функцию. Таким образом, случайность может быть применена к некоторым граничным параметрам. Результаты исследования. Представлены численные приложения на свободных вибрирующих структурах, показывающие эффективность разработанной стратегии. При рассмотрении требуемого уровня надежности результирующая топология представляет другую топологию относительно детерминированной результирующей. Обсуждение и заключение. В дополнение к своей упрощенной реализации разработанная обратная оптимальная стратегия фактора надежности может рассматриваться как генеративный инструмент, обеспечивающий проектировщику несколько вариантов решений для свободно вибрирующих конструкций с различными уровнями производительности.
Инженерные технологии и системы
2019. — Выпуск 1
Содержание:
Введение. В Доктрине информационной безопасности Российской Федерации основными негативными факторами, влияющими на состояние информационной безопасности, названы информационно-технические и информационно-психологические воздействия. Поэтому моделирование, оценка и прогнозирование информационным воздействий на социальные группы и организация соответствующего информационного противодействия являются актуальными задачами управления. Материалы и методы. Рассмотрены системно-динамические модели информационных воздействий в социальных сетях и группах. Обосновано их применение с целью противодействия информационному терроризму и экстремизму. Дано описание в виде потоковых диаграмм в обозначениях системной динамики. Приведены системы дифференциальных уравнений. Проведены эксперименты с моделями с применением перспективной имитационной платформы Anylogic. Результаты исследования. Произведено сравнение агентной и системно-динамической модели, показавшее высокую степень их согласования между собой и со статистическими данными. С использованием реальных данных на основе метода кластерного анализа выделены типологические группы в выборочной совокупности поселений России с различающимся средним временем распространения информационных воздействий. Успешно апробированы системно-динамические модели распространения информационных воздействий в социальных сетях и в студенческой среде с использованием постулата Гиббса. Обсуждение и заключение. Показана высокая согласованность результатов моделирования с эмпирическими данными (коэффициенты детерминации не менее 90 %). Модели позволяют осуществлять прогноз информационного воздействия и информационного противодействия, проигрывать различные сценарии динамики указанных процессов.
Ключевые слова
Введение. В статье рассматривается простейшая дифференциальная игра с четырьмя участниками. Игроки перемещаются на плоскости и совершают простое движение. Рассматриваемая игра сводится к кооперативной дифференциальной игре. Показывается динамическая устойчивость таких принципов оптимальности, как С-ядро и вектор Шепли. Материалы и методы. Для анализа и решения кооперативной дифференциальной игры применяются стандартные процедуры кооперативной теории игр. Условно-оптимальные траектории, вдоль которых осуществляется движение игроков, находятся с использованием принципа максимума Понтрягина. При построении характеристической функции используется минимаксный подход. Результаты исследования. В явном виде выписаны оптимальные управления (стратегии) игроков, а также условно-оптимальные траектории их движения при различных способах образования коалиций. Характеристическая функция построена в соответствии с принятым принципом максимина, а в качестве решения рассматриваются С -ядро и вектор Шепли. В явном виде выписаны компоненты вектора Ше-пли, показана принадлежность вектора Шепли С -ядру, а также непустота С -ядра при движении игроков вдоль оптимальной траектории. Используя результаты статической кооперативной теории игр при исследовании дифференциальных игр, исследователи сталкиваются с проблемами, которые связаны со спецификой дифференциальных уравнений движения. В качестве первоочередной здесь выступает проблема динамической устойчивости рассматриваемых принципов оптимальности. В работе показывается динамическая устойчивость вектора Шепли и С -ядра. Обсуждение и заключение. Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, показывают целесообразность анализа динамической устойчивости рассматриваемых принципов оптимальности.
Ключевые слова
Введение. Под геодеформационными процессами в рамках данной статьи понимаются процессы, связанные с деформациями, возникающими при движениях отдельных слоев и блоков литосферы на различных глубинах, в том числе и на поверхности Земли. Задача заключается в необходимости реконструкции полей геодинамических напряжений, являющихся причиной возникновения современных движений и деформаций в литосфере. В статье рассматриваются математическая модель и программные средства оценки напряженно-деформированного состояния литосферы Земли. Материалы и методы. При математическом моделировании напряжений в представленном исследовании использовались данные аномального гравитационного поля в изостатической редукции. При построении математической модели оценки напряженно-деформированного состояния литосферы Земли использовались методы механики сплошных сред и методы теории дифференциальных уравнений. При обработке входных, промежуточных и выходных данных применялись численный метод спектрального анализа на основе дискретного преобразования Фурье, методы построения сеточных функций и метод спектрально-временного анализа данных. При построении математической модели напряженно-деформированного состояния литосферы в глобальном масштабе контроль правильности расчета напряжений осуществлялся согласно данным о скоростях движений на поверхности земной коры, известным по результатам спутниковых измерений, которые применяются для навигации и точного измерения геодезических координат различных объектов. Данные о скоростях горизонтальных и вертикальных движений на поверхности земной коры были подвергнуты обработке с целью получения распределения значений скоростей этих движений по равномерной сетке как в долготном, так и в широтном направлениях. Процедура обработки выполнялась на основании метода Крайгинга. Программные продукты, реализующие математические модели, разработаны в среде программирования Borland Delphi 7.0. Построение карт эквипотенциального распределения сдвиговых упругих деформаций в литосфере осуществлялось с помощью программного продукта Surfer. Результаты исследования. На основании данных об аномальном гравитационном поле в изостатической редукции и информации о распределении скоростей горизонтальных движений на поверхности земной коры строилась математическая модель напряженно-деформированного состояния литосферы Земли. С помощью полученной математической модели и комплекса программ, реализующих математическую модель, произведен расчет напряженно-деформированного состояния литосферы Земли на различных глубинных уровнях по упругой и упруго-вязким моделям. Кроме того, построены карты эквипотенциального распределения сдвиговых упруго-вязких деформаций в литосфере на глубине 10 км. Обсуждение и заключение. Представленная математическая модель и комплекс программ, реализующих ее, позволяют воплотить восстановление полей как упругих, так и упруго-вязких деформаций, что является основополагающим фактором при вьтолнении численных оценок упруго-вязких сдвиговых напряжений на любых глубинных уровнях литосферы Земли.
Ключевые слова
Введение. Целью статьи является разработка математической модели детали на основе параметрической модели графических систем. Материалы и методы. Проведенный авторами обзор состояния данного вопроса показал возможность управления геометрической формой детали через переменные параметризованного чертежа. На основании этого выдвинуто предложение использовать конструкторскую параметризацию в расчетах параметров технологических процессов в системах автоматизированного проектирования. Результаты исследования. В данной статье установлены связи между конструкторскими параметрами чертежа детали и табличными значениями переменных. Выявленные связи между параметрами на чертеже и переменными в таблице позволяют при модификации геометрической формы детали осуществлять изменения значений в таблице переменных, т. е. происходит управление чертежом через таблицу. Ввиду этого предлагается использовать данную систему работы с параметрическим чертежом в системе автоматизированного проектирования для расчета параметров технологических процессов. Обсуждение и заключение. Задачи, решаемые в данной статье, позволяют сделать шаг в повышении уровня автоматизации расчета параметров в системах автоматизированного проектирования. Реализация разработанной методики построения математических моделей деталей на основе графических систем позволит повысить общий уровень автоматизации разработки геометрических чертежей деталей, а при внедрении данной методики в системы автоматизированного проектирования технологических процессов даст возможность автоматизировать расчеты параметров (режимы резания, нормы времени, технологические размеры на переходах и т. д.).
Ключевые слова
Введение. Применяемые методы подготовки картофеля к реализации имеют существенные недостатки. Аэродинамический способ очистки позволяет устранить их за счет своих конструктивных особенностей. В ИАЭП - филиале ФГБНУ ФНАЦ ВИМ изготовлен экспериментальный образец установки очистки картофеля аэродинамическим способом. Для получения высоких показателей эффективности обработки клубнеплодов необходимо определить и оптимизировать потребную мощность, затраты энергии и производительность установки ПОКАС-1 ИАЭП. Материалы и методы. Для определения оптимальных параметров потребной мощности, затрат энергии и производительности установки ПОКАС-1 применены теоретические методы моделирования на основе изучения процессов, протекающих в процессе очистки картофеля. Результаты исследования. В ходе экспериментальных исследований установлены закономерности изменения потребной мощности, производительности и энергоемкости процесса очистки картофеля в зависимости от температуры воздуха на выходе из форсунки. Для определения массы отделившихся с поверхности картофеля почвенных частиц установлена эмпирическая зависимость от температуры воздуха. Проведены исследования в различных режимах по разработанной программе и методике. Результаты исследований показывают, что оптимальный режим пред-реализационной обработки картофеля соответствует частоте вращения барабана n = 20 мшг и температуре воздуха на выходе из форсунки t = 40 °C; оптимальное значение потребной мощности установки А = 5,68 кВт. Обсуждение и заключение. Энергоемкость технологического процесса предреа-лизационной обработки картофеля с повышением производительности установки с 0,025 т/ч до 0,030 т/ч возрастала, а при дальнейшем повышении производительности с 0,030 т/ч до 0,036 т/ч - резко снижалась. В целом значение энергоемкости технологического процесса варьировалось в пределах 794,5-1124,3 МДж/т, что связано с температурным режимом и большим энергопотреблением установки. Разработанный метод позволяет рассчитать потребную мощность, производительность аэродинамической установки и затраты энергии на технологический процесс.
Ключевые слова
Введение. Существующие машины для уборки корнеплодов и лука не обеспечивают качественных показателей сепарации вороха корнеплодов, что приводит к нарушению агротехнических требований в процессе уборки. Необходим поиск новых решений по улучшению качественных показателей сепарации корнеплодов, а именно повышению полноты сепарации и снижению количества повреждений. Материалы и методы. В статье представлена конструкция лабораторной установки по определению качественных показателей сепарации вороха лука-севка на прутковом элеваторе с асимметрично установленными пассивным эллиптическим встряхи-вателем и поддерживающим роликом. Описана методика проведения и результаты лабораторных исследований по определению качественных показателей сепарации вороха лука-севка на экспериментальном прутковом элеваторе. Результаты исследования. Приведены результаты лабораторных исследований пруткового элеватора по определению качественных показателей сепарации вороха лука-севка. Определено, что максимальная полнота сепарации вороха лука-севка составляет 98 % при поступательной скорости движения полотна пруткового элеватора v= 1,55-1,68 м/с, подаче вороха лука-севка
Ключевые слова
Введение. Современные технологии получения порошкообразных материалов позволяют получать частицы с размерами 0,1-0,5 мкм. Порошки с такой дисперсностью обладают очень высокой поверхностной энергией и, как следствие, уникальными свойствами. Данные порошки применяются в качестве добавок к моторному маслу как средство образования поверхностной пленки с высокими трибологическими свойствами. Однако широкое применение ультра-наноразмерных порошкообразных материалов как добавок к маслу ограничивается их седиментацией и агрегацией частиц. В результате размеры кристаллов металла увеличиваются до нескольких десятков мкм и начинают задерживаться масляными фильтрами двигателей, что приводит к снижению их эффективности и даже к забиванию маслопроводящих каналов, а также схватыванию трущихся поверхностей деталей. Наиболее технически грамотным решением для придания смазочной композиции седиментационной устойчивости является использование химических стабилизаторов, образующих на поверхности частиц металла тончайшую пленку, которая не только препятствует агрегации частиц, но и длительное время удерживает их в суспензии во взвешенном состоянии. Материалы и методы. В качестве стабилизаторов дисперсных металлических порошков в смазочных композициях применяются органические соединения различных классов. В статье приведены результаты анализа ряда стабилизаторов дисперсных металлических порошков и предложены новые составы: апиезон МН, полиэтиленгликольсебацинат и товарный стабилизатор апиезона L. Описан синтез данных стабилизаторов и методика изучения их стабилизационной активности. Результаты исследования. Представлены результаты анализа стабилизационной активности разработанных препаратов в сравнении с базовым вариантом - олеиновой кислотой. Полученные данные показывают, что добавка сложного эфира этиленгли-кольсебацината не оказала стабилизирующего действия на смазочную композицию. Синтезированный препарат апиезон МН и товарный реагент апиезон L проявляют стабилизационные свойства в отношении металлических порошков смазочной композиции, сравнимые со свойствами олеиновой кислоты. Обсуждение и заключение. Поскольку апиезоновые смазки представляют собой смесь углеводородов, их коррозионная активность значительно ниже, чем у олеиновой кислоты, поэтому их можно рекомендовать для практического использования.
Ключевые слова
Введение. В статье приведены результаты исследований, целью которых являлось определение одного из важнейших параметров, обеспечивающих возможность формирования в России системы утилизации отходов от выведенной из эксплуатации материалоемкой техники и оборудования - оптимальной величины утилизационного сбора. Целью статьи является определение данного параметра для самоходной техники. Обзор исследований, касающихся обращения с отходами производства и потребления в странах-лидерах в этом направлении и России, позволил проанализировать варианты решения данной проблемы, а также модели экономического сопровождения систем утилизации выведенной из эксплуатации техники в России и за рубежом. Показано, что до настоящего времени в России отсутствует методика определения оптимальной величины утилизационного сбора. Материалы и методы. Для решения поставленной задачи разработаны методика, алгоритм и компьютерные программы. Необходимая информация была получена в 12 регионах России в процессе анкетирования предприятий агропромышленного комплекса, использующих сельхозтехнику и технику специализированных производств, а также в полевых испытаниях на агропредприятиях, использующих эту технику; раскрыты методы ее обработки. В статье приведен перечень параметров, обеспечивающих разработку алгоритма и компьютерных программ, с помощью которых была определена оптимальная величина утилизационного сбора. Результаты исследования. Разработанные методика, алгоритм и компьютерные программы позволили определить оптимальную величину утилизационного сбора для создания системы утилизации самоходной техники. Показано, что по мере становления системы утилизации выведенной из эксплуатации техники эта величина будет снижаться. Результаты работы были использованы при разработке постановления Правительства России. Обсуждение и заключение. Полученные результаты показали, что утилизационный сбор влияет на конкурентоспособность самоходной техники. Рассмотрены как положительные, так и отрицательные стороны завышения введенного в России утилизационного сбора на транспортные средства. Доказана необходимость создания системы утилизации транспортных средств, экономическую базу которой в полной мере может обеспечить введенный в России утилизационный сбор.