Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

Научный рецензируемый журнал «Известия Юго-Западного государственного университета» является подписным периодическим печатным изданием, в котором публикуются материалы, содержащие результаты фундаментальных и прикладных исследований в области машиностроения, информатики и вычислительной техники и строительства. Основное содержание журнала составляют научные статьи, научные обзоры, научные рецензии и отзывы.

Журнал зарегистрирован в качестве средства массовой информации Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (свидетельство о регистрации ПИ №ФС77-42691 от 16.11.10).

Журнал издается в печатной форме с периодичностью 6 номеров в год. Обязательные экземпляры журнала направляются в Информационно-телеграфное агентство России (ИТАР-ТАСС). Журнал в печатной форме распространяется на всей территории РФ, а также за ее пределами по подписке. Подписной индекс по объединенному каталогу «Пресса России» - 41219.

Журнал включен в перечень ведущих научных журналов и изданий ВАК Минобрнауки России по следующим группам научных специальностей:

Машиностроение и машиноведение: 05.02.05; 05.02.07; 05.02.10;

Строительство: 05.23.01; 05.23.03; 05.23.17

Информатика, вычислительная техника и управление 05.13.01, 05.13.05, 05.13.06, 05.13.10; 05.13.18; 05.13.19

Редакция не взимает плату с авторов за подготовку, размещение и печать материалов.

Текущий выпуск

Том 24, № 2 (2020)
Скачать выпуск PDF

Машиностроение и машиноведение

8-16 85
Аннотация

Целью работы являлась оценка размерных характеристик порошков, полученных электродиспергированием высокохромистой коррозионностойкой стали в керосине осветительном.
Методы. При постановке экспериментов для электроэрозионного диспергирования были выбраны отходы высокохромистой коррозионностойкой стали Х17. Оборудование для диспергирования - экспериментальная установка (Патент РФ №2449859). В качестве рабочей жидкости применялся керосин осветительный. С целью стабилизации процесса режимы диспергирования подобрались экспериментальным опытным путем и были следующими: напряжение 100 В; частота следования импульсов 120 Гц; емкость 48 мкФ. Гранулометрический состав порошков исследовали на лазерном анализаторе размеров частиц «Analysette 22 NanoTec».
Результаты. На основании проведенных экспериментальных исследований, направленных на изучение гранулометрического состава электроэрозионных порошков, полученных из отходов высокохромистой коррозионностойкой стали Х17 в керосине осветительном на экспериментальной установке (Патент РФ №2449859) при частоте следования импульсов 120 Гц, напряжении 100 В и емкости разрядных конденсаторов 48 мкФ, установлено, что средний размер частиц составляет 28,66 мкм и 95% от общего объема частиц в порошке имеют размер меньший или равный 57,36 мкм.
Заключение. Проведенные исследования позволят посредством применения прогрессивной, экологически чистой, малотоннажной и безотходной технологии электроэрозионного диспергирования получать новые порошковые материалов из отходов высокохромистой коррозионностойкой стали Х17 в керосине осветительном с гарантированным гранулометрическим составом.

17-36 56
Аннотация

Цель работы - исследование влияния качества первородной шихты на комплекс физико-механических и эксплуатационных свойств конструкционной низколегированной стали 30ХГСА.
Методы. В качестве объекта исследования был выбран типичный представитель конструкционных низколегированных сталей - сталь 30ХГСА, выплавленная с использованием металлизированных окатышей губчатого железа, обычного металлического лома и заготовки, полученные методом кипящего шлакового слоя. В соответствии с поставленными задачами исследования сталь 30ХГСА различных плавок, полученная на различной шихте, имела одинаковые условия выплавки, вакуумирования, раскисления, разливки и кристаллизации. Температура разливки составила 1600…1620 °C, после вакуумной обработки – 1530...1560 оC длительность вакуумирования - 5 минут. Разливку плавок осуществляли в чугунные изложницы сифоном в течение 4.5 минут. Раскисление проводили в ковше алюминием в количестве 4.4,5 кг/плавку. После затвердевания слитки охлаждали в специальных колодцах. Слитки разрезали на 3 части: головную, срединную и донную (размером 600×600 мм). Среднюю часть затем в горячую ковали и катали до прутка Ø30 мм. Длина прутка составляла 2...3,4 м. После горячей деформации прутки охлаждали на воздухе.
Результаты. Проведены механические испытания. Выполнена статистическая обработка экспериментальных результатов. Выявлены закономерности изменения характеристик механических свойств: временного сопротивления, предела текучести, относительного сужения площади поперечного сечения образца, относительного удлинения начальной рабочей длины, ударной вязкости (σВ, σ0,2, ψ, δ, aН).
Заключение. Установлено, что с возрастанием температуры механические свойства стали 30ХГСА, выплавленной на различных шихтах, уменьшаются. Порог хладноломкости стали 30ХГСА ниже у более чистых плавок на губчатом железе и полупродукте КШС, величина ударной вязкости при низких температурах выше, чем в плавке на обычной металлизованной шихте. Заметное разупрочнение начинается с температуры отпуска равной 300 оC Температура максимальной отпускной хрупкости для стали 30ХГСА, выплавленной на обычной металлизованной шихте, составляет 550 оC Показано, что сталь 30ХГСА, выплавленная на чистой первородной шихте (губчатое железо), имеет меньшую склонность к отпускной хрупкости, чем сталь, выплавленная на обычной шихте. величина ударной вязкости стали этой плавки выше, чем стали обычной выплавки во всем интервале температур отпуска.

37-48 61
Аннотация

Цель исследования. Построение амплитудной зависимости декремента продольных и изгибных колебаний образцов пористых металлических композитов, изготовленных по 3D-технологии.
Методы. Основное внимание уделено роли микропластичности в рассеянии энергии колебаний, поскольку величина декремента в композите будет больше, чем в монолитном материале. Учитывается влияние пористости на уровень рассеяния энергии. Использовалась статистическая модель, основанная на результатах теории функционалов, заданных на случайных процессах.
Результаты. Это позволило найти концентрацию микропластических зон в композите при продольных и изгибных колебаниях образца. Величина декремента колебаний определяется как отношение потенциальной энергии пластических деформаций к общей потенциальной энергии всего образца. Для вычисления эффективных модулей в композите применяется известная методика теории упругости микронеоднородных сред. Полученные результаты свидетельствуют о том, что пористость существенно влияет на концентрацию микропластических зон и рассеяние внутреннего трения при продольных и изгибных колебаниях. Однако следует отметить, что при малых амплитудах микропластические области в окрестностях пор не образуются. Поэтому причины возникновения рассеяния энергии не объясняются только микропластичностью. Источником таких потерь являются дислокационные, ферромагнитные и другие причины. Однако уровень этих потерь значительно меньше, чем указанный в данной работе, и зависит только от частоты колебаний.
Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при установлении закономерностей поведения различной природы слитковых, порошковых и композиционных материалов с высокой дисперсностью в фазовых и структурных составляющих в различных условиях и состояниях.

49-59 58
Аннотация

Целью исследования является разработка способа учёта влияния концевых шайб на обтекание крыльев с произвольным распределением профилей по размаху.
Методы. Установка концевых шайб существенно улучшает аэродинамику крыла, увеличивая подъёмную силу и уменьшая индуктивное сопротивление. Применена теория непрерывной вихревой поверхности для моделирования учёта влияния концевых шайб на обтекание объёмного крыла. В соответствии с ней косые подковообразные вихри, моделирующие верхнюю и нижнюю сторону крыла, непрерывно распределены по продольным панелям, на которые делится полуразмах крыла. Несущие части каждого подковообразного вихря лежат в плоскостях, параллельных плоскости хорд крыла и проходят через точки и среднего сечения той панели, в точке которой вычисляются вызванные скорости. Свободные вихри крыла сходят с его торцов с верхней и нижней поверхностей под углом к плоскости хорд.
Результаты. Разработан алгоритм расчёта интенсивности вихрей из условия непроницаемости с учётом присоединённых и свободных вихрей крыла и вихрей концевых шайб. Вихревые плотности, входящие в это условие, представляются тригонометрическими рядами. Разработанный метод учитывает геометрию профиля и концевых шайб, форму крыла в плане. Вихри индуцируют дополнительные скорости в точках поверхности крыла. Для вычисления их значений используется формула Био-Савара о вихревом влиянии.
Заключение. С единых позиций теории непрерывной вихревой поверхности разработан метод расчёта аэродинамических характеристик объёмного крыла с концевыми шайбами. В расчётах учитывается геометрия шайб и профиля, форма крыла в плане. Метод универсален и может быть применён для крыльев без шайб, в том числе и для тонких.

Строительство

60-72 57
Аннотация

Цель исследования. Обследование и оценка технического состояния ограждающих конструкций жилого дома, расположенного по адресу ул. Энгельса, д. 107 в г. Курске.
Методы. Обследование технического состояния зданий и сооружений необходимо для определения остаточного ресурса и срока службы строительных конструкций зданий и сооружений. Действующие нормативные документы требуют проведения обследования технического состояния зданий и сооружений не позднее чем через два года после их ввода в эксплуатацию. В дальнейшем обследование технического состояния зданий и сооружений проводится не реже одного раза в 10 лет и не реже одного раза в пять лет для зданий и сооружений или их отдельных элементов, работающих в неблагоприятных условиях (агрессивные среды, вибрации, повышенная влажность, сейсмичность района 7 баллов и более и др.). Для уникальных зданий и сооружений устанавливается постоянный режим мониторинга.
Результаты. В процессе обследования жилого дома, расположенного по адресу ул. Энгельса, д. 107, были решены следующие задачи: определение повреждений ограждающих конструкций; анализ результатов исследования степени износа строительных конструкций здания; выполнение предложений по усилению кирпичной кладки. Для устранения вышеперечисленных повреждений было разработано предложение по увеличению жёсткости надфундаментной части здания, предварительно исключив замачивание грунта фундамента: отремонтировав отмостку и сети отопления, водопровода и канализации.
Заключение. Решение узкой задачи по усилению отдельных конструкций зданий и сооружений может не дать должного результата, поэтому при обследовании необходимо рассматривать имеющиеся дефекты и повреждения в комплексе. В рамках данной работы рассмотрено усиление несущих стен жилого дома с увеличением общей жесткости надфундаментной части здания и устранения отдельных повреждений.

73-89 51
Аннотация

Цель исследования. Целью работы является проведение прикладного исследования теплового режима производственного помещения промышленного здания и разработка процессов кондиционирования воздуха, включающих поиск целесообразного схемного решения его обработки и повышение эффективности работы системы путем использования холода наружного воздуха.
Методы. Для достижения поставленных целей в работе на основании результатов энергоаудита была разработана методика расчета потоков вредных выделений в производственном помещении в режиме «Производство» и определены тепловые нагрузки объектов исследования. Проанализированы возможные варианты обработки воздуха системами технологического кондиционирования, в том числе, с учетом минимизации энергетических затрат. Для ассимиляции избыточной теплоты в теплый период года и рационального выбора процесса обработки воздуха с целью экономии потребления тепловой энергии предлагаются способы обработки воздуха с подогревом и без него. В холодный период года предлагается осуществлять кондиционирование воздуха с применением холода наружного воздуха. Универсальность методики позволяет определять осуществимый в реальных условиях процесс, в том числе корректировать схему обработки, в которой необходим предподогрев воздуха.
Результаты. Результатом проведенной исследовательской работы является разработка ряда инженерно-технических решений для обеспечения энергетической эффективности работы инженерной системы и повышения потребительского качества объектов исследования.
Заключение. Реализация разработанных мероприятий по тепловой защите объекта исследования и использованию энергоэффективных инженерных решений позволит достигнуть следующих результатов: повысить потребительское качество зданий, довести параметры внутреннего микроклимата до нормативной величины; значительно продлить срок службы ограждающих конструкций, с высокой степенью точности доводить качество воздуха, предназначенного для ведения технологического процесса, обеспечить экономию расхода энергоресурсов на кондиционирование воздуха за счет использования холода наружного воздуха; поддерживать минимальную температуру охлаждения в результате смешения наружного и рециркуляционного воздуха без риска обмерзания теплообменника и образования льда.

Информатика, вычислительная техника и управление

90-107 77
Аннотация

Цель исследования заключается в применении модифицированного метода Уорда в скоростной обработке полноразмерных изображений дистанционного зондирования Земли.
Методы. Классический метод Уорда модифицируется путем разделения вычислительного процесса на три последовательных этапа. На первом этапе строится грубая иерархия приближений. На втором этапе выполняется промежуточное улучшение качества заданного разбиения при фиксированном числе цветов. Третий этап кластеризует полученные суперпиксели классическим методом Уорда. Программно-алгоритмический инструментарий составляют четыре операции над кластерами пикселей и сегментами изображения: слияние пары кластеров в один, разделение кластера на Два исходных, выделение подмножества пикселей в отдельный кластер и реклассификация части пикселей путем исключения из одного кластера и отнесения их в другой. Оценкой качества служит суммарная квадратичная ошибка. Улучшение качества разбиения изображения обеспечивается итеративным исполнением сочетания операций слияния и разделения кластеров пикселей, в частности сегментов изображения. Один из кластеров (сегментов) разделяется надвое и пара других несовпадающих с ним объединяется в один по критерию минимального приращения суммарной квадратичной ошибки.
Результаты. Предложенный модифицированный метод Уорда применен в обработке полноразмерных изображений дистанционного зондирования Земли, взятых из базы данных Института обработки сигналов и изображений Южно-Калифорнийского университета. Сопоставлены результаты обработки в режимах чистой сегментации и кластеризации.
Заключение. Предложенная модель кластеризации пикселей пригодна для скоростной обработки полноразмерных изображений. Кластеризация пикселей по сравнению с сегментацией изображений позволяет более детально определить как контуры объектов интереса, так и их внутреннюю структуру.

108-121 69
Аннотация

Цель исследования. Цель работы заключается в построении модели системы для эффективной аутентификации мобильных пользователей на основе общедоступных данных пользователя и его поведенческих факторов, а также в исследовании алгоритмов вычисления порогового значения, значения при котором аутентификация пользователя мобильного устройства считается успешной.
Методы. В процессе анализа поведенческих факторов пользователя, которого необходимо аутентифицировать при взаимодействии мобильных устройств, предложены следующие методы вычисления порогового значения. Предложено использование динамических методов определения пороговой величины аутентификации пользователей, основанных на стандартном отклонении и вычислении совокупного среднего балла. Метод, основанный на стандартном отклонении, основан на том, что система делит совокупный поток оценок на несколько блоков одинаково длины, где первый блок используется для обучения, а вычисленный порог используется во втором блоке. Данная последовательность действий повторяется непрерывно, то есть предыдущий блок предоставляет результаты обучения для вычисления порога для текущего блока. Метод вычисления совокупного среднего балла, где вместо использования единого значения общего балла в качестве входных данных, система использует среднее значение текущего блока в качестве входных данных, а новый вычисленный порог используется в качестве порога принятия решения для следующего блока. Предложена математическая модель, обеспечивающая балансирование между скоростью и надёжностью аутентификации мобильных пользователей.
Результаты. Итогом проведенных исследований является разработка эффективного построения системы для вычисления порогового значения успешной аутентификации пользователя мобильного устройства на основе поведенческих особенностей, и адаптирующаяся к изменению поведенческих факторов пользователя. Проведены экспериментальные исследования и сравнения с аналогами, подтверждающие полноту и корректность, а также различные вариации предложенных решений.
Заключение. Предложенный метод неявной аутентификации для управления мобильным доступом легко реализуем, прост в использовании и адаптивен к изменениям входящих данных. Также предложены варианты вычисления порогового значения, при котором неявная аутентификация считается успешно пройденной.

 

122-135 51
Аннотация

Цель исследования. Разработка концептуальной структуры управления клиентской базой страховой компании на основе интеграции моделей интеллектуального анализа данных и системной динамики. Реализация концептуальной структуры предполагает кластеризацию клиентской базы, моделирование динамики клиентской базы и разработку стратегических целей для каждого сегмента клиентской базы с целью увеличения продолжительности жизненного цикла клиента.
Методы. Представлена теоретико-множественная модель деятельности страховой компании в разрезе управления взаимоотношениями с клиентами, что позволило определить логическую структуру, системные взаимосвязи, а также совокупность выполняемых в рамках этого процесса функций.
Результаты. Предложенная концептуальная структура системы управления взаимоотношениями с клиентами включает в себя инструменты анализа ключевых показателей клиентской базы, сегментации базы с помощью нескольких способов кластеризации и структурирование по признакам доходности, удовлетворенности клиентов страховыми услугами, а так же разработку стратегий развития продаж для каждого сегмента клиентов, включающую в себя формирование управленческих решений в виде маркетинговых мероприятий, что позволит оптимизировать расходы при продвижении услуг на рынке благодаря рациональному и грамотному позиционированию.
Заключение. На основании поставленной задачи предложен алгоритм, позволяющий анализировать клиентскую базу по ключевым показателям, сегментировать, структурировать клиентов и формировать для каждого кластера стратегии развития продаж страховой компании, направленные не только на удержание действующих клиентов, но и на повышение ценности каждого клиента за счет увеличения его жизненного цикла и роста объемов продаж, а так же на увеличение объемов страховых сборов за счет привлечения новых клиентов компании.

 

136-152 74
Аннотация

Цель исследования. Статья посвящена вопросу обеспечения безопасной передачи управляющих сигналов между элементами многоагентной роботехнической системы. Целью работы является обеспечение скрытой передачи данных с возможностью однозначного извлечения управляющих сигналов.
Методы. Для решения поставленной задачи был предложен алгоритм на основе методов водяных цифровых знаков и цифровой стеганографии. Метод формирования цифрового водяного в форме кольца с симметрией позволяет не только обеспечить максимальную незаметность встраивания (незначительные искажения контейнера при сокрытии), но и уберечь передаваемый сигнал от таких сложных искажений, как поворот изображения. Метод стеганографического сокрытия позволяет регулировать интенсивность встраивания с помощью фактора силы, вычислительно прост и понятен. Предложенный подход к выявлению и пониманию передаваемого сигнала отличается от современных методов криптографии и стегоанализа тем, что не требует 100% верного извлечения сигнала. После нескольких модификаций метод позволяет минимизировать времязатраты на формирование (адаптивная ширина кольца с битами сигнала) и встраивание цифрового водяного знака (минимизация обрабатываемой области контейнера для встраивания).
Результаты. Предложенный подход позволяет скрыто передать управляющие сигналы в рамках передачи цифровых объектов, эксперименты показали, что управляющий сигнал однозначно понимается даже при таких искажениях, как уменьшение или увеличение контрастности или яркости, поворот изображения, сжатие.
Заключение. Использование предложенной методики передачи управляющих сигналов в многоагентной робототехнической системе позволит своевременно и безопасно, с минимальной вероятностью потери, получать необходимую информацию.

153-169 63
Аннотация

Цель исследования. Целью данной статьи является разработка метода построения маршрута ликвидации стихийно образующихся несанкционированных свалок на территории муниципального образования субъекта Российской Федерации.
Методы. Разработка метода построения маршрутов ликвидации несанкционированных свалок базируется на теории графов, включающей алгоритмы нахождения кратчайшего пути: алгоритм Дейкстры, алгоритм Флойда-Уоршелла, алгоритм Форда-Беллмана, цикл Гамильтона и др. Проведя анализ особенностей использования перечисленных алгоритмов, авторами разработан метод составления маршрута ликвидации несанкционированных свалок на основе Гамильтонова цикла.
Результаты. Задача построения маршрута сводится к выбору тех несанкционированных свалок из обнаруженных, которые будут приняты в качестве вершин графа, между которыми необходимо найти кратчайший путь. Авторский подход к формированию набора вершин графа состоит в следующем. На первом этапе задаются начальные и граничные условия. В качестве нулевой вершины графа выбирается стоянка спецтехники (мусоровозов), в качестве последней (n-ой) вершины - полигон ТКО. При этом необходимо учесть, что после транспортировки отходов со свалок к месту их захоронения (полигону), мусоровоз должен вернуться к месту стоянки. Учитываемыми ограничениями являются максимальное расстояние, которое может без дозаправки проехать мусоровоз, и объем кузова мусоровоза. Далее в качестве первой вершины графа выбирается наиболее близкая к отправной точке несанкционированная свалка, представляющая наибольшую опасность для окружающей среды. В качестве второй и т.д. вершин выбираются ближайшие к первой вершине несанкционированные свалки. Поиск вершин продолжается до тех пор, пока выполняются неравенства, учитывающие заданные ограничения. Далее происходит формирование графа, матрицы смежности, построение маршрута. При таком подходе для построения маршрута оптимальным является использование цикла Гамильтона, который обеспечивает нахождение минимального пути между всеми вершинами графа и возвращается в исходную точку.
Заключение. Применение авторского метода для составления маршрутов ликвидации несанкционированных свалок позволит оперативно осуществлять уборку обнаруженных в черте города несанкционированных свалок, что существенно снизит экологическую нагрузку на окружающую природную среду.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.