SCI Библиотека

Работа посвящена описанию места размерных величин в преподавании математического моделирования студентам инженерных специальностей. Обращается внимание на различную запись зависимостей при использовании систем измерения разных классов. Описывается процесс обезразмеривания уравнений и метод теории размерности и подобия. Обосновывается необходимость включения этого материала в программу обучения будущих инженеров, приводится краткое описание учебного модуля, используемого в МГТУ им. Н.Э. Баумана, рассматриваются примеры, которые используются для обучения студентов инженерных направлений.

В статье предлагаются способы подачи лекционного материала в условиях дистанционного обучения. Рассматривается несколько форм проведения занятий по математическим дисциплинам на примере изучения раздела «Дифференциальные уравнения». Обобщается опыт авторов по организации процесса обучения с использованием информационных технологий. Обсуждаются сложности подачи и освоения информации при применении различных средств. Приводится сравнительный анализ используемых методик. Делается вывод о целесообразности их применения. Определяются наиболее успешные и предпочтительные формы дистанционной работы.

Результат измерения должен сопровождаться указанием показателя точности, в качестве которой, как правило, выступает расширенная неопределенность. Для ее расчета необходима информация о числе степеней свободы суммарной стандартной неопределенности результата косвенного измерения. Известные в нормативных документах и других источниках методики имеют ряд пробелов. Для устранения этих пробелов предложено использовать интерполяционный фактор в установлении числа степеней свободы для общего случая количества элементов в группе корреляционно зависимых входных переменных, а также предложены три подхода для
определения числа степеней свободы стандартной неопределенности типа B. Выполнены соответствующие примеры расчетов, сопоставлены полученные результаты. Сделан вывод о целесообразности нахождения числа степеней свободы стандартной неопределенности типа B путем сопоставления коэффициента охвата, определяемого по методике ГОСТ Р 8.736-2011, с коэффициентом Стьюдента.

Изменение свойств материала в процессе физико-механической обработки может существенно снизить рабочий ресурс производимого изделия, поэтому важно осуществлять контроль качества поверхностного слоя деталей. Для решения данной задачи на подшипниковых предприятиях применяются такие методики неразрушающего контроля, как травление, визуальный, капиллярный, магнитопорошковый, ультразвуковой, вибрационный, вихретоковый методы. Рассматриваются физические основы представленных методик, приводится их сравнительный анализ. Для автоматизации обработки результатов методов неразрушающего контроля поверхностного слоя деталей подшипников в рамках концепции «Индустрия 4.0» могут применяться машинное зрение и подходы цифровой обработки сигналов. С точки зрения производительности и возможности интеграции в производственную систему наиболее перспективным является вихретоковый метод, результатом контроля поверхности данным способом является массив цифровых значений. Развитие современных методов анализа информации позволяет эффективно обрабатывать большое количество данных, а машинное обучение позволяет решать задачи классификации, регрессии и т. д. Приводится методологическое обеспечение разработки и применения автоматизированной системы вихретокового контроля с использованием методов машинного обучения и интеллектуального анализа данных. Рассматриваются работы ученых, посвященные обработке результатов вихретокового контроля различных объектов, в том числе деталей подшипников, отмечается, что ранее не было уделено внимание вопросу обоснованного выбора модели машинного обучения для распознавания дефектов поверхности деталей. Показана возможность применения метода медианной полировки для преобразования вихретокового сигнала. Разработка и внедрение системы распознавания дефектов подшипников на основе методологического обеспечения, представленного в данной работе, могут существенно повысить эффективность контроля качества изделий и оптимизировать технологический процесс.

Развитие искусственного интеллекта практически во всех сферах человеческой интеллектуальной деятельности предполагает расширение инструментов инженерного анализа, а также увеличение темпов роста программного обеспечения в области машиностроения. Главным преимуществом этого станет сокращение экономических затрат на разработку машиностроительной продукции, ее физические испытания и отбраковку физических прототипов. В данной статье представлены результаты моделирования растравленного слоя поверхности быстрорежущей стали Р6М5 в результате воздействия на нее электрических факторов процесса резания и электролита. Созданы контактирующие поверхности - модель алмазного зерна как элемент алмазного шлифовального круга и модель обрабатываемой поверхности быстрорежущей стали Р6М5 как элемент металлорежущего инструмента. Для решения задачи контактного взаимодействия при комбинированной электроалмазной обработке двух ювенильных поверхностей была выбрана универсальная программная система конечно-элементного анализа Ansys Workbench. Основное моделирование процесса резания было проведено на трех величинах глубины резания t: 0,01; 0,02 и 0,03 мм/дв.ход. Было учтено влияние на модель обрабатываемой поверхности двух электрических факторов обработки - плотности тока правки iпр = 0,25 А/см2, плотности тока растравливания iтр = 6,25 А/см2 и воздействие электролита. Были учтены результаты сравнительного анализа химического состава передней поверхности быстрорежущих пластин до и после электрохимической обработки. Сделан вывод о том, что характеристики растравленного слоя во время комбинированной электроалмазной обработки уменьшаются в своих свойствах примерно на 10 %, что и вызывает эффект растравливания поверхности. В результате комплексных исследований была решена задача выбора и моделирования такой структуры, которая бы имитировала механические свойства материала растравленного слоя обрабатываемой поверхности быстрорежущей стали при комбинированной электроалмазной обработке. Моделирование показывает, что оптимальная глубина резания t должна находиться в пределах 0,015-0,020 мм/дв.ход. В этом случае происходит менее нагруженный напряжениями процесс резания с полноценным стружкообразованием. Полученные результаты моделирования можно применять для дальнейшего прогнозирования, например, качества обработанной поверхности путем подбора технологических режимов обработки, на которых происходит активация процесса самозатачивания алмазных зерен.

В работе рассмотрены наиболее известные модели пористого тела, используемые для упрощения выполнения теплогидравлических расчетов методом конечных элементов. Показаны основные подходы и зависимости при использовании модели пористого тела в расчетах. Представлены результаты теплогидравлических расчетов с применением модели пористого тела Дарси. Выполнен расчет теплообменного аппарата со спирально навитыми трубками, выполнен расчет сложной технологической системы, имеющей в своем составе механические фильтры разной конфигурации. Определены расхождения расчетных и реальных параметров оборудования. Применение модели пористого тела в качестве гидравлического аналога оборудования на примере механических фильтров и теплообменника показало приемлемые результаты (отклонения от проектных величин составляет от 0,1% до 10 %). Данные расхождения связаны с точностью / правильностью подбора законов (зависимостей) сопротивления для пористых тел. Применение подхода пористого тела при моделировании режимов работы технологических систем, включающих оборудование со сложной конструкцией, оправдано, в первую очередь, когда от результата расчетного моделирования требуется спрогнозировать режимы работы системы в целом, а возникающие внутри оборудования локальные процессы - нет. Во вторую очередь, когда необходимо сократить время выполнения расчетов при невысоких имеющихся мощностных возможностях компьютеров. Однако предлагаемый подход имеет недостатки, в частности, достаточно сложной является процедура определения степени пористости моделируемого объекта и законов гидравлического сопротивления, подобранных из эмпирических зависимостей.

В статье приведены результаты моделирования температурных полей в многослойной дорожной одежде по результатам мониторинга на эксплуатируемой автомобильной дороге. Актуальность работы обусловлена высоким влиянием температуры на модули упругости асфальтобетона и, как следствие, на результаты испытаний по оценке прочности дорожных одежд, выполняемых в различных температурных условиях. В ходе исследований выполнен анализ данных, накопленных в течение длительного времени со станции температурного мониторинга, заложенной во время строительства автомобильной дороги. Предложена методика, основанная на решении задачи теплопроводности для каждого связного слоя дорожной одежды, принимающая во внимание непрерывность температуры и плотности теплового потока при переходе через межслойные границы, которая позволяет определить температурное поле в первом слое при неизвестной температуре на поверхности и уточнить механические и теплофизические параметры остальных слоев. Проведен анализ степени неоднородности распределения температуры по слоям в различные периоды года, допускающие проведение прочностных испытаний. Намечены направления дальнейших исследований по актуализации полученных методик с учетом применения современных типов асфальтобетонов в конструкциях дорожных одежд.

Для моделирования процессов различной физической и химической природы (имеющего важное значение для решения различных практических задач, связанных с системами, характеризующимися протеканием в них физико-химических процессов) авторами ранее был разработан в рамках современной неравновесной термодинамики потенциально-потоковый метод математического моделирования этих процессов – единый подход описания и моделирования процессов различной физической и химической природы. Также авторами было рассмотрено получение математической модели физико-химической системы из уравнений потенциально-потокового метода, описывающих процессы в этой системе (такая модель представляет собой связь между выходными характеристиками рассматриваемой физико-химической системы, имеющими практический смысл). Этот подход представляет собой методы Монте-Карло, в соответствие с которыми случайным образом задаются факторы протекания физико-химических процессов, определяются из уравнений потенциально-потокового метода соответствующие динамики этих процессов, затем на этих динамиках аппроксимируется модель рассматриваемой системы. Отсюда, для сокращения объема вычислений необходимо упрощать эту систему уравнений. Рассматриваемая статья посвящена упрощению потенциально-потоковых уравнений.

To simulate processes of various physical and chemical nature (which is important for solving various practical problems associated with systems characterized by the occurrence of physical and chemical processes in them), the authors previously developed in the framework of modern non-equilibrium thermodynamics potential The stream method of mathematical modeling of these processes is a unified approach to the description and modeling of processes of various physical and chemical nature. The authors also considered obtaining a mathematical model of a physical and chemical system from the equations of the potential-flow method that describes the processes in this system (this model is a relationship between the output characteristics of the physical and chemical system under consideration that have practical meaning). This approach is Monte Carlo methods, according to which the factors of the flow of physical and chemical processes are randomly set, the corresponding dynamics of these processes are determined from the equations of the potential-flow method, and then the model of the system under consideration is approximated on these dynamics. Hence, to reduce the amount of computation, it is necessary to simplify this system of equations piecewise. This paper is devoted to the simplification of potential-flow equations.