ALFABUILD

Объектом исследования является новая схема плоской статически определимой регулярной балочной фермы с полураскосной двойной решеткой. Разработан алгоритм получения аналитической зависимости первой собственной частоты колебаний фермы от ее размера, массы и количества панелей. Масса фермы сосредоточена в ее узлах, стержни являются упругими, а узлы совершают вертикальные колебания. Метод. Для расчета жесткости фермы используется формула Максвелла-Мора. Обобщение решений на случай произвольного количества панелей выполнено методом индукции в системе компьютерной математики Maple. Результаты. Решение с коэффициентами типа многочлена от количества панелей сравнивается с известным решением Данкерли и численным решением, полученным как первая частота всего частотного спектра. Показано, что предложенный метод обеспечивает не только более компактную, но и более точную формулу для расчёта частоты. По мере увеличения количества панелей точность аналитического решения возрастает.

Объектом исследования является композитный материал под названием ZEDEX-100K на основе полиэтилентерефталата с комплексом наполнителей из минеральных добавок на основе редкоземельных металлов, при взаимодействии с которыми в специальном реакторе изменяется структура полимерной матрицы и физико-механические свойства материала. Целью работы является изучение физико-механических характеристик композитного материала на основе полиэтилентерефталата, используемого для изготовления износостойких подшипников скольжения, а также определение эксплуатационных характеристик втулок судовых труб, изготовленных из этого материала. Метод. Основные физико-механические характеристики исследуемого материала были определены экспериментально. Втулки судовых труб, изготовленные из материала ZEDEX-100K, прошли полномасштабные испытания на износ. Результаты. Экспериментально установлены физико-механические характеристики композиционного материала ZEDEX-100K: средняя плотность - 1327 кг/м3, водопоглощение по массе - 0,07%, твердость по Шору D - 80 единиц, предел прочности при растяжении и модуль упругости - 62 МПа и 2894 МПа соответственно, предел прочности при растяжении и модуль упругости упругость при изгибе составляет 83 МПа и 2577 МПа соответственно, прочность на сжатие - 52 МПа, прочность на сжатие после воздействия дизельного топлива в течение 30 дней - 43 МПа и прочность на сжатие после воздействия морской воды в течение 5 месяцев - 31 МПа. Прочность на изгиб на 34% и 60% выше, чем прочность на растяжение и сжатие соответственно. Прочность на сжатие снизилась на 17% и 40% после воздействия дизельного топлива в течение 30 дней и морской воды в течение 5 месяцев соответственно. Максимально допустимый износ втулки носового и кормового трубных узлов диаметром 4,5 мм, установленных на буксире «Вагис», составит 39 000 часов общего времени работы в кормовой части и 32 500 часов в носовой части судна.

Объектом исследования является полимерный дорожный блок, изготовленный из продуктов переработки пластмасс. Исследование направлено на определение оптимальных геометрических и конструктивных характеристик полимерного блока, которые обеспечат необходимую прочность при нагрузке от транспортных средств. Методы. Моделирование основных напряжений в блоке проводилось в программном комплексе Simula Abacus. Результаты. Анализ распределения сжимающих напряжений в исходной зоне поперечного сечения показал, что пики сжимающих напряжений достигаются во внутренних углах блока в местах приложения нагрузки. Концентрация напряжений возникает, когда поперечное сечение блока резко меняется. Более плавный переход от одного сечения к другому позволяет значительно снизить возникающую концентрацию напряжений. Скругление углов увеличивает расход материала на блок, что требует определения оптимального радиуса скругления.

Объектом исследования является влияние углеродного волокна на электрические и теплофизические свойства минеральной матрицы, а также возможность использования модификатора в качестве микронагревательного элемента. Метод. Для изучения механических, электрических и теплофизических характеристик, а также физико-химических свойств материала на основе фторангидрита использовались традиционные методы испытаний в сочетании с современными методами исследования, включая дифференциальную термический калориметрию. Результаты. Предложенный подход к снижению удельного сопротивления оказался эффективным. Смеси с низким удельным сопротивлением могут быть использованы для производства композитов на основе фторангидрита и углеродного волокна. Анализ теплофизических свойств крупногабаритных изделий на основе разработанного состава подтвердил возможность их использования в системах резистивного нагрева.

Объектом исследования является анализ эффективности различных методов линейного программирования (ЛП) в оптимизации процессов принятия решений при управлении строительными проектами. Целью данного исследования является сравнение эффективности различных методов ЛП в оптимизации решений по контролю качества строительства с учётом ограничений по стоимости и срокам. Метод. В исследовании применяются три метода ЛП: симплекс-метод, двойственный симплекс-метод и метод внутренней точки. Каждый метод применяется к конкретному сценарию, в котором девелоперская компания сталкивается с дилеммой выбора оптимального метода контроля качества в ходе строительного проекта. Методы ЛП используются для оценки вычислительной эффективности, точности и практических последствий каждого подхода. Результаты. Анализ сценария исследования показывает, что каждый метод ЛП имеет свои сильные стороны и особенности. Симплекс-метод демонстрирует простоту и относительно быструю сходимость, что делает его подходящим для решения простых задач оптимизации. Двойственный симплекс-метод демонстрирует устойчивость при работе со сложными сценариями, такими как вырождение и наличие нескольких оптимальных решений. В то же время метод внутренних точек оказывается весьма эффективным при решении крупномасштабных задач со сложными переменными и ограничениями, предлагая точное и надёжное решение.

В статье обобщаются результаты исследований автора за последние несколько лет. Объектом исследования является наномодифицированный фибробетон для дорожных и аэродромных покрытий. Целью работы является разработка научно обоснованного технологического решения, обеспечивающего производство модифицированного фибробетона для дорожного и аэродромного строительства, а также всестороннее изучение его эксплуатационных характеристик. Метод. Распределение частиц по размерам в композитном вяжущем изучалось с помощью лазерной гранулометрии. Технологические свойства смеси определялись путем изучения поточного осадка. Средняя плотность была рассчитана путем деления массы образца на его объем. Прочность на сжатие изучалась при статической нагрузке на прессе на образцах с ребром 70 мм в возрасте 3, 7 и 28 дней. Результаты. Обосновано и экспериментально подтверждено технологическое решение для производства базальтофибробетона на модифицированном композиционном вяжущем (МКВ), которое заключается в создании пакета гидратных образований сверхвысокой плотности на наноуровне с использованием нового нетрадиционного сырья (алюмосиликатов, полученных по разработанной технологии, а также гидротермальной нанокремнезёмной массы). В результате MCB в сочетании с базальтовой микрофиброй, подобранной по закону подобия, обеспечивает увеличение прочности на растяжение при изгибе фибробетона в четыре раза и ударопрочности до 9 раз. Соотношение прочности на растяжение при изгибе и прочности на сжатие, равное 0,25, подтверждает эффективность работы при динамических и ударных нагрузках. Этот факт обеспечивает эффективность формирования структуры на ранних стадиях (прочность на растяжение при изгибе через 1 день составляет 3,6 МПа).

Объектом исследования являются дорожные покрытия из наномодифицированного фибробетона. Целью данной работы является разработка научно обоснованного технологического решения, направленного на улучшение дорожных покрытий из наномодифицированного фибробетона, а также всестороннее изучение их характеристик. Метод. Был изучен весь спектр физико-механических свойств и эксплуатационных характеристик модифицированных композитных вяжущих и базальтофибробетона на их основе. Результаты. Разработаны модифицированные композиционные вяжущие, которые являются эффективной основой для получения фибробетона, обладающего упруго-вязкой микроструктурой (модуль упругости 40,3 ГПа, коэффициент Пуассона 0,20) и высокими эксплуатационными характеристиками (марки: G1 (износостойкость), W18 (водостойкость), F2300 (морозостойкость), T15-T115 (термостойкость для классов в соответствии с максимально допустимой температурой применения I9-I11)), что позволяет использовать композиты для автомобильных дорог).

Реакции и биологические процессы в саманной смеси представляют собой интеграцию биологических и технологических аспектов, что открывает новые перспективы для исследований в области биоминерализации строительных материалов. Объектом исследования является саманный кирпич, в котором происходят различные биологические и молекулярные взаимодействия его составляющих компонентов. Метод. Было проведено подробное описание методологии поиска литературы и систематизированы современные мировые исследования по использованию саманного кирпича в строительстве. Результаты. Был проведён обзор исследований, посвящённых влагоёмкости, прочности на сжатие, теплоизоляционным свойствам и долговечности саманного кирпича. Рассмотрено влияние химических процессов на его свойства, выявлены проблемы и ограничения, связанные с использованием саманного кирпича, на основе чего сделаны выводы и предложены рекомендации для дальнейших исследований. Рассмотрена роль биологических процессов в технологии строительства из саманного кирпича.

Объектом исследования является плоская модель статически определимой ферменной системы. Метод. Жесткость и первая собственная частота колебаний фермы анализируются аналитически. Если стержни фермы имеют одинаковое сечение, а масса фермы равномерно распределена между ее узлами, то каждая масса имеет одну степень свободы, а жесткость стержней одинакова. С помощью индукции найдены аналитические выражения для прогиба. Формула зависимости основной (первой) собственной частоты колебаний фермы от количества панелей получена методом Данкерли. На основе результатов расчёта прогибов в серии аналогичных ферм с разным количеством панелей была получена ожидаемая зависимость прогибов от нагрузки, упругих свойств стержней и количества панелей. Решение системы линейных уравнений, определяющих силу в стержнях, и любые преобразования выполняются в математическом пакете Maple. С помощью формулы Максвелла-Мора можно определить матрицу жёсткости конструкции. Результаты. Первая собственная частота фермы, полученная аналитическим методом, сравнивается с результатами численного метода. Был проанализирован частотный спектр фермы и сделаны выводы о зависимости от размера панелей. В комбинированном частотном спектре семейства регулярных ферм выявлена область недостижимых частот.

Объектом исследования является прототип алгоритма, который позволяет создавать пространственные фермы, задавая только исходные данные и контролируя результат. Метод. Заключается в разработке алгоритма, который создает пространственную ферму с помощью методов оптимизации компоновки, затем оптимизирует сечения элементов и подготавливает все данные для проверочного расчета и описания характеристик конструкции. Затем, используя данные пробного запуска алгоритма, сравниваются результаты с традиционными подходами к проектированию пространственных ферм. Результаты. Разработан алгоритм автоматизированного проектирования пространственных ферм с оптимальной компоновкой, и на примере конкретной задачи показано, что такой подход значительно снизит материалоёмкость конструкций. Однако всё это возможно только при полной автоматизации процесса проектирования и с учётом того, что все узловые соединения также генерируются автоматически и изготавливаются аддитивно с помощью промышленных принтеров.

Объектом исследования является разработка алгоритма, который можно использовать в качестве инструмента при проектировании пространственных ферм из круглых труб.
Метод. На данном этапе алгоритм нацелен на работу только с круглыми трубами по российским сортаментам. В первом приближении алгоритм разделён на две составляющие: перераспределение секций по выбранному ассортименту и унификация до необходимого количества стержней. По окончании первого этапа можно загрузить промежуточные результаты, чтобы проверить, насколько увеличилась масса конструкции. Кроме того, сохранение промежуточных результатов позволяет не перезапускать первый этап, если изменились исходные данные для второго этапа.
Результаты. Алгоритм, который автоматизирует назначение сечений в соответствии с заданным ассортиментом и оптимизирует унификацию размеров сечений для заданного количества различных прокатных изделий, может быть применён к любой ферме или пространственной ферме. Этот метод также можно применить к статически неопределимым стержневым системам, в которых продольная сила во много раз превышает момент, но потребуются проверочные расчёты.

Объектом исследования является динамика инновационных строительных конструкций в виде термоструктурных панелей. Панели подвергаются воздействию нескольких источников вибрации с неуравновешенными массами. Источники установлены на одной и той же основе. Предполагается, что при воздействии нескольких источников вибрации с неуравновешенными массами может возникнуть самосинхронизация. Метод. Была составлена схема расположения нескольких источников вибрации в здании на одной балке. Источниками вибрации были роторы с неуравновешенными массами. Уравнения движения роторов составлены на основе уравнений Лагранжа второго рода. Аналитическое решение найдено при условии, что угловые скорости роторов постоянны. Определены смещения центра масс системы от положения равновесия. Определены круговые частоты собственных поперечных колебаний балки постоянного сечения. Результаты. Результаты показывают, что значения первой собственной частоты балки при её жёстком закреплении близки к частоте бытовых двигателей с вращающимися частями, имеющими неуравновешенную массу, и существует опасность самосинхронизации. Показано, что при определённых значениях коэффициента затухания амплитуда смещения балки превышает допустимые значения.