Цель исследования. Статья посвящена металлографическому исследованию структуры характерных зон образцов, полученных методом послойного построения электрической дугой в среде защитного газа. Образцы для исследования микроструктуры были получены с применением лабораторного стенда, содержащего мехатронную систему с числовым программным управлением, обеспечивающую позиционирование устройства для подачи присадочного материала в виде проволоки относительно рабочего стола по трем управляемым координатным осям. Формирование образцов осуществлялось на приемную поверхность из стали 3, материал для послойного построения – легированная сталь Св-09Г2С, источник питания электрической дуги – сварочный аппарат инверторного типа Кедр MIG-160GDM, защищенная атмосфера – среда защитного газа (аргон+углекислый газ). Послойное формирование экспериментальных образцов было реализовано с применением следующих схем: в горизонтальной плоскости приемной поверхности; в вертикальной плоскости приемной поверхности. Подготовка к металлографическому исследованию осуществлялась в соответствии с ГОСТ 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна», ГОСТ Р 57180-2016 «Соединения сварные. Методы определения механических свойств, макроструктуры, микроструктуры». В результате проведенных исследований выявлено наличие пустот и непроваров между соседними единичными слоями в горизонтальной плоскости; материал приемной поверхности в зоне корневого прохода и зоне термического влияния имеет структуру, характеризуемую более низкими физико-механическими свойствами, а так же более низкой коррозионной стойкостью по сравнению с материалом приемной поверхности. Материал образцов, сформированных в вертикальной плоскости, имеет структуру, схожую по размеру зерен с материалом приемной поверхности, материалом построения.

Методы. В процессе выполнения работ были применены методы исследования микроструктуры.

Результаты. В результате выполнения работ по настоящему исследованию выявлено, что при формировании единичных слоев на приемной поверхности в горизонтальной плоскости имеет место образование критических дефектов – пустот и «непроваров». Зона термического влияния, зона корневого прохода содержит микроструктуру металла, обладающую более низкими по сравнению с материалом приемной поверхности, физико-механическими характеристиками и коррозионной стойкостью.

Заключение. При формировании изделий методом послойного построения электрической дугой в защищённой атмосфере необходимо учитывать следующие технологические особенности процесса: с целью предотвращения образования критических дефектов при послойном построении слоев в горизонтальной плоскости, необходимо установить диапазон значений коэффициента перекрытия слоев; с целью обеспечения создания однородных структур металла в зоне сплавления приемной поверхности и материала построения, а так же минимизации размеров зоны термического влияния и зоны корневого прохода, необходимо построение слоев производить с использованием приемной поверхности из материалов, максимально соответствующих по химическому составу материалу построения.

Цель исследования. Применяемый в Российской Федерации ГОСТ Р 55276-2012 не регламентирует конкретных данных по выбору той или иной процедуры при различных условиях сварки и типоразмеров применяемых труб, оставляя это на усмотрение потребителя. В отличие от процедуры сварки при единственно низком давлении, хорошо отработанной и широко применяемой в отечественной практике, сварка по процедуре при единственном высоком давлении, позволяющая в три раза сократить время сварочного цикла, практически не используется и специально предназначенные сварочные машины в России не выпускаются. В связи с этим данная работа посвящена разработке режимов сварки нагретым инструментом стыковых соединений труб из полиэтилена диаметром от 90 до 315 мм для SDR 13,6 - SDR 9,0 при единственном высоком давлении, выбору возможного отечественного сварочного оборудования и экспериментальной проверке разработанных режимов.

Методы. В данной статье для стыковой сварки нагретым инструментом труб из полиэтилена диаметром от 90 до 315 мм, используя расчетную методику, определены основные параметры сварочной процедуры при единственном высоком давлении. При выборе сварочной машины, необходимой для сварки труб рассматриваемого диапазона по сварочной процедуре при единственном высоком давлении, по результатам проведенного анализа технических характеристик отечественных сварочных машин и особенностей их эксплуатационных возможностей, преимущество отдано сварочной машине с гидравлическим приводом «Волжанин ССПТ-315». Для экспериментальной проверки выполненных расчетов параметров процедуры сварки по циклограмме при единственном высоком давлении было сварено четыре стыка труб диаметром 110 мм с толщиной стенки 10 мм из ПЭ-100 (SDR 11,0) и произведен визуальноизмерительный контроль качества выполненных соединений и кратковременные испытания технологических образцов на осевое растяжение на машине Р-50.

Результаты. Механические испытания технологических образцов всех стыков труб из ПЭ-100 диаметром 110 мм (SDR 11,0), выполненных на сварочной машине ССПТ-315 по сварочной процедуре при единственном высоком давлении, показали 100 %-ный результат пластичного характера разрушения при величине удлинения от 500 до 600 %.

Заключение. Высокое качество экспериментальных стыков труб из ПЭ-100 предполагает возможность использования машины ССПТ-315 для сварки нагретым инструментом труб из полиэтилена всего регламентированного техническими характеристиками диапазона по сварочной процедуре при единственном высоком давлении.

Цель исследования. Экспериментальное определение и анализ несущей способности, деформативности и трещиностойкости железобетонной плиты перекрытия, опёртой по трём сторонам. На основании результатов испытаний оценить уровень адекватности расчётной модели плиты.

Методы. Подготовлена методика испытания серийного образца железобетонной плиты перекрытия многоэтажного здания на основании действующего стандарта на проведение испытаний конструкций. Плита опёрта на испытательном стенде по трём сторонам (перекрытие лоджии) контролируемой нагрузкой, моделирующей эксплуатационную нагрузку. Нагружение проводили штучными грузами, известного веса, перемещаемыми мостовым краном. Измерение прогибов проводили с помощью механических прогибомеров и индикаторов часового типа. Выполнены анализ и обоснование результатов испытаний.

Результаты. Плита была нагружена до уровня 325 кН или 20,1 кПа, что в 1,64 раза превысило контрольную нагрузку с коэффициентом безопасности 1,6, в 2,64 раза превысило расчётную нагрузку и в 3,08 раза нормативную. Максимальный зафиксированный прогиб при максимальной нагрузке составил 3,01 мм в долях пролёта 0,0009, что в 7,41 раза меньше допускаемого прогиба от нормативной нагрузки – 0,00667 от длины пролёта. Плита не была разрушена при испытании, раскрытия трещин не наблюдалось, прогибы не превысили допустимые. Испытания были прекращены из соображений безопасности.

Заключение. Многие строительные конструкции проектируются с большими запасами по первой и второй группам предельных состояний с использованием классических критериев. Уточнение расчетной схемы эксплуатации конструкций, оптимальный выбор конечного элемента при расчете, а также постепенное включение в своды правил методов расчета строительных конструкций на основе теории конструктивных систем с распределенными параметрами при критических уровнях энергии, позволит разрабатывать более экономичные строительные конструкции.

Развитие рынка тепловых насосов обусловлено ростом цен на энергоресурсы, борьбой с глобальным потеплением и стимулированием правительствами развитых стран перехода на «чистые источники энергии». Наиболее экологически безопасными и энергоэффективными с учетом затрат на их прокладку и эксплуатацию являются воздушные тепловые насосы по сравнению с геотермальными. Однако их применение в странах с холодным климатом ограничено образованием наледи на теплообменнике испарительного блока, что значительно снижает их теплопроизводительность и коэффициент преобразования.

Цель исследования. Целью настоящей работы является сравнение эффективности работы тепловых насосов с теплообменником испарительного контура производства MITSUI (Япония) и теплообменника с антиобледенителем MOVEBIT производства АЛТЕК (Россия).

Методы. Методология исследования базируется на проведении лабораторных испытаний испарителя с колебательным контуром системы MOVEBIT (АЛТЭК – Россия) и теплообменника промышленного производства MITSUI (Япония), графоаналитического анализа работы теплового насоса с различными испарителями, теоретического обоснования полученных значений коэффициента трансформации. Для сравнения основных стандартизированных эксплуатационных показателей используется коэффициент трансформации (СОР), показывающий отношение полученной энергии к затраченной работе.

Результаты. Анализ результатов работы теплового насоса показал, что при сохранении влажности на постоянном уровне ߮ ≈ 65% и понижении температуры с +10°С до -5°С наблюдается снижение теплопроизводительности установки, независимо от вида теплообменника МOVEBIT и МITSUI. Однако при использовании теплообменника МОVEBIT теплопроизводительность установки на 10,1% выше, чем с теплообменником МITSUI. Это объясняется наличием на испарителе теплообменника МITSUI наледи, уменьшающей его теплопередающие способности.

Заключение. Проведенные нами исследования показали, что наиболее перспективным способом удаления наледи является применение механических колебаний с помощью магнитострикционных излучателей. COP воздушного теплового насоса с системой MOVEBIT превышает СОР теплового насоса со стандартным испарителем MITSUI в 2 раза при температуре 0°С и ниже.

Цель исследования. Целью данной работы является разработка математической модели, обобщающей силовые характеристики катков, которые влияют на процесс уплотнения с учетом изменения свойств уплотняемого материала. Предложенная математическая модель позволяет моделировать процесс уплотнения слоя материала при разных методах уплотнения и изменении свойств уплотняемого материала.

Методы. При разработке математической модели процессов уплотнения использовались методы математического моделирования при определении напряжений в зоне контакта вальца катка с поверхностью уплотняемого слоя. Установление закономерностей изменения свойств уплотняемого материала под действием нагрузки проводилось на основе реологических исследований, по результатам которых получены зависимости характеристик слоя смеси (коэффициенты жесткости и вязкого сопротивления) от действующей нагрузки. Для уточнения полученных результатов моделирования влияния нагрузки и свойств материала на качество работы проведены экспериментальные исследования на стенде модели CRT-RC-H2, по результатам которых установлена связь между деформацией слоя и его коэффициентом уплотнения.

Результаты. Предложенная математическая модель позволяет моделировать процесс уплотнения слоя дорожной одежды при применении разных катков и изменении характеристик слоя материала в процессе уплотнения. По результатам исследования установлена связь между качеством уплотнения (коэффициентом уплотнения) и деформацией слоя под действием нагрузки.

Заключение. 1. По результатам математического моделирования установлены аналитические зависимости для расчета контактных напряжений в зоне контакта жесткого вальца катка с поверхностью уплотняемого слоя материала.

1. По результатам реологических испытаний установлены связи между деформацией и характеристиками уплотняемого слоя материала под действующей нагрузкой.

1. Установлена связь между деформацией слоя смеси и коэффициентом уплотнения слоя асфальтоогранулята.
2. Представленная математическая модель процесса уплотнения позволяет моделировать технологию уплотнения слоев дорожной одежды.

Цель исследования. Разработка алгоритма построения 3d сцен распознанных объектов по синтезируемым картам глубин, с целью повышения быстродействия обработки изображений в режиме реального времени.

Методы. Алгоритм построения 3d сцен основывается на методе построения стереоизображений с помощью трехуровневой нечеткой модели построения карт глубин. На первом уровне этой модели определяются границы объектов с помощью модифицированного алгоритма Канни, на втором уровне вычисляются значения диспарантности на основе модифицированного методами нечеткой логики алгоритма суммы абсолютных разностей, и на заключительном уровне вначале вычисляются градиенты расстояний от границ изображений до краев распознанных объектов и затем по полученным значениям диспарантности на втором и третьем уровне нечеткой иерархической модели вычисляются уточненные значения диспаритета, по которым осуществляется построение карты глубин и 3d сцен распознанных объектов.

Результаты. Разработан алгоритм построения 3d сцен распознанных объектов по синтезируемым картам глубин. Определено, что предложенный алгоритм имеет лучшее быстродействие по сравнению с существующими алгоритмами построения карт глубин, такими как алгоритм сопряженных точек и пирамидальный алгоритм.

Заключение. Результаты экспериментальных исследований показали, что предложенный алгоритм имеет меньшую сложность по сравнению с анализируемыми алгоритмами (сопряженных точек и пирамидальный). Минимальное среднее время выполнения операции построения 3d сцен составило порядка 1-2 минуты, что почти в 120 раз лучше по сравнению с алгоритмом сопряженных точек.

Цель исследования. В наши дни актуальным является автоматизация дистанционного процесса обучения или самообучения. Однако для повышения его эффективности возникает потребность в личностно-ориентированном подходе к ученику. Создание технологий адаптивного обучения становится приоритетной задачей. Целью данной работы стала разработка математической модели автоматизированной системы обучения игре на фортепиано, позволяющей реализовать принципы адаптации учебного процесса.

Методы. В статье представлена математическая модель автоматизированной системы обучения игре на фортепиано, для этого рассмотрен один из подходов к моделированию образовательных процессов и систем – кибернетический подход. Использование такого подхода позволяет рассмотреть модель образовательной системы с точки зрения внутренних блоков и их функций, позволяет выявить наборы входных и выходных данных и внутренние взаимосвязи различных компонентов системы. В основу математической модели положены операции алгебры логики и теории множеств.

Результаты. В статье получена функциональная схема системы, которая демонстрирует последовательность выполняемых системой действий, а также поток различных множеств входных и выходных данных. Функционал блоков описан в терминологии операторов, которые определяют последовательность и необходимое количество вопросов для определения начальных знаний, умений, навыков обучаемого и его целей, подбирают наиболее оптимальный начальный план обучения, оценивают прогресс и корректируют начальный план обучения в зависимости от результатов обучаемого. Описание входных и выходных данных показывает, какой информацией должна оперировать система для ее корректной и эффективной работы. Еще одним значимым результатом работы стала полученная в результате исследований математическая модель системы, определяющая взаимосвязь входных и выходных данных.

Заключение. Кибернетический подход к моделированию образовательной деятельности позволяет структурировать отдельную область образовательной системы, упорядочить сложные логические связи в образовательной системе, определить последовательность и варианты работы системы. Модель будет положена в основу информационной системы обучения игре на фортепиано.

Цель исследования. Целью данного исследования является разработка метода повышения эффективности распределенных архитектур систем обработки данных, функционирующих в «туманном» и «краевом» слоях сети. В условиях высокой динамики как сетевой инфраструктуры, так и нагрузки, задача формирования архитектуры систем обработки данных решается регулярно (миграция виртуальных машин, горизонтальное масштабирование). При этом практически не рассматривается вопрос расхода вычислительного ресурса вычислительных узлов, в то время как зачастую используемые устройства обладают сравнительно небольшими мощностями, а высокая их загруженность ведет к сокращению срока эксплуатации. Поэтому создание методов формирования эффективной в аспекте сохранения вычислительного ресурса архитектуры системы вычислительных устройств является актуальной задачей.

Методы. Основными научными методами, применяемыми в рамках данного исследования, являются анализ предметной области, методы исследования операций, методы оптимизации и компьютерное моделирование, подтверждающие целесообразность основных аспектов разрабатываемого метода. Для реализации повышения эффективности размещения вычислительных задач на узлах фрагмента сети в данной работе сформулирована многокритериальная задача оптимизации, где каждому элементу векторной целевой функции соответствует индивидуальное значение вероятности безотказной работы вычислительного устройства. Для получения оценочных значений стоимостной функции используются априорные оценки поздних сроков завершения решения вычислительных задач узлами, поскольку выделяемый для решения ресурс зависит от выделенного времени, а время решения задачи, соответственно, от выделяемого вычислительного ресурса. Значение стоимостной функции вычисляется на основании приближенных априорных оценок, что приводит к позитивному эффекту по части расхода вычислительных ресурсов устройств.

Результаты. Результатом исследования является разработанный метод повышения эффективности распределенных архитектур систем обработки данных, функционирующих в «туманном» и «краевом» слоях сети.

Заключение. Предложенный в данной работе метод позволяет выбрать такое размещение нагрузки, чтобы уменьшить загруженность устройств и таким образом снизить расход вычислительного ресурса.

Цель исследования. Разработка метода фильтрации и бинаризации сложных аналоговых радиосигналов, таких как сигнал автоматического зависимого наблюдения-вещания (АЗН-В), позволяющих повысить чувствительность приемника сигнала АЗН-В и увеличить количество корректно декодированных принятых сообщений.

Методы. Для решения поставленной задачи в работе были применены основы теории фильтрации сигналов и теории нечетких множеств. Предложенный метод основан на совмещении фильтрации сигнала с помощью известных фильтров и двухуровневой нечеткой модели. Первый и второй уровень нечеткой модели содержат три операции: автоматического формирования функций принадлежности, композиционного вывода и дефаззификации. Входные переменные обоих уровней задаются трапециевидными функциями принадлежности. На первом уровне они формируются автоматически в зависимости от характеристик сложного сигнала. Функция вывода на первом уровне задается одноэлементной функцией, а дефаззификация выполняется с использованием упрощенной модели центра тяжести.

Результаты. Предложенный метод был реализован в разработанном устройстве на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Кроме фильтрации, разработанное устройство реализует все функции обработки сигнала, такие как: прием входных данных, декодирование, проверка корректности декодированных данных, хранение и передача сообщений АЗН-В для дальнейшей обработки. Отличительной особенностью устройства являются малые габариты и небольшое энергопотребление, что позволяет использовать его в малых космических аппаратах (МКА) и беспилотных летательных аппаратах.

Заключение. Рассмотрен метод фильтрации сложных сигналов на основе нечетко-логической модели, который может применяться для фильтрации сложных сигналов, таких, как сообщения АЗН-В в модулях МКА. Предложенная реализация метода фильтрации позволяет повысить чувствительность приемника сигнала АЗН-В примерно на 20% и правильно декодировать принятый сигнал. Метод был реализован устройством на базе ПЛИС, что позволило уменьшить габариты и энергопотребление по сравнению с аналогами.

Цель исследования. Основная идея статьи заключается в разработке цифрового устройства, созданного на отечественных комплектующих и предназначенного для регистрации измерительной информации с функцией записи на карту памяти и передачи ее на персональный компьютер при помощи USB-интерфейса. В статье также рассматриваются задачи, которые необходимо решить.

Методы. Проанализировав возможные альтернативные варианты разработки регистрирующей вычислительной системы, авторы предлагают вариант реализации ее на микроконтроллере, в программном обеспечении которого необходимо предусмотреть следующие функции: реализация информационно обмена по интерфейсу RS-485; реализация обмена по интерфейсу USB 2.0 для передачи накопленной регистрируемой информации на компьютер; реализация записи, чтения и стирания регистрируемой информации на flashнакопителе; реализация счетчика собственного времени с бесперебойной работой при пропадании питающего напряжения.

Результаты. В данной статье разработано цифровое устройство, предназначенное для цифровой регистрации с функцией записи измерительной информации на карту памяти формата SDHC. Работа устройства состоит в обеспечении регистрации информации с сохранением ее в виде файлов на карту памяти формата SDHC. Доступ к регистрируемой информации производится с компьютера через интерфейс USB 2.0 в режиме запоминающего устройства посредством программного драйвера, реализованного в микроконтроллере 1986ВЕ92Т компании Миландр. Инициализация устройства осуществляется с помощью компьютера, через драйвер реализующий аппаратный мост USB-UART по стандарту USB 2.0.

Заключение. Полученные результаты удовлетворяют поставленным цели и задачам. Разработано текстовое описание встроенного программного обеспечения микроконтроллера на языке Си. Кроме того, в статье разработано прикладное программное обеспечение, предназначенное для получения результатов измерения и отправки команд управления на микроконтроллер. Областью применения предлагаемого устройства являются специализированные вычислительные системы, предназначенные для цифровой регистрации информации.