Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
РАСЧЕТ ЖЕСТКОЙ СТЕНКИ В УПРУГОЙ ВЕСОМОЙ ПОЛУПЛОСКОСТИ
Get PDFThe analysis of stress-strain state of a rigid wall in an elastic weighty half-plane with a broken outline is carried out. To this end, the auxiliary problem of displacements definition in an elastic weighty quarter-plane was solved. Ritz method derived a formula to determine the displacements of elastic flat wedge boundaries in view of its own weight. On the basis of the received expressions the algorithm of displacements definition of a crack in an elastic weighty half-plane with a broken outline is developed. Analytical calculation of a rigid vertical wall located in an elastic weighty half-plane under the influence of a horizontal load, carried out by two methods: by Zhemochkin's method and finite difference method. In the problem statement an elastic half-plane is considered a model of the soil medium, therefore, only compressive normal stresses can arise on the connection of the wall with the elastic base. This assumption implies occurrence of discontinuities soil medium, and leads for the wall to an emergence of two dividing points of boundary conditions. The determination of the boundaries contact of the wall with the elastic half-plane, are not known in advance, is performed by iteratively way at each step set the position of dividing points of boundary conditions and the system of canonical equations of a corresponding method is written. If tensile stresses appear in wall-base contact and/or there is overlap of the crack edges occurs, then proceeds to the next iteration. Analysis of the results shows that the bending moment and shear forces in sections of the rigid wall in a broken weighty half-plane differ slightly from the same diagrams constructed for a rigid wall in an elastic weightless half-plane. The verification of the results of analytical calculation with the results received by using the LIRA 9.6 that implements the finite element method is obtained. The calculation results for the rigid wall in an elastic weighty half-plane obtained by analytical methods, qualitatively consistent with the results based on LIRA 9.6.Проведен анализ напряженно-деформированного состояния жесткой стенки в упругой весомой полуплоскости с ломаным контуром. Для этого решена вспомогательная задача по определению перемещений в упругой весомой четвертьплоскости. При помощи метода Ритца получены формулы для определения перемещений границ упругого плоского клина с учетом его собственного веса. На основании данных выражений разработан алгоритм определения перемещений границ щели в упругой весомой полуплоскости с контуром ломаного очертания. Аналитический расчет жесткой вертикальной стенки, находящейся в упругой весомой полуплоскости под действием горизонтальной нагрузки, проведен двумя способами: методом Б. Н. Жемочкина и методом конечных разностей. В постановке задачи упругая полуплоскость считается моделью грунтового основания, следовательно, на контакте стенки с упругим основанием могут возникать только сжимающие нормальные напряжения. Такая предпосылка предполагает возникновение разрывов сплошности грунтовой среды, а для стенки приводит к возникновению двух точек раздела граничных условий. Отыскание границ областей контакта стенки с упругой полуплоскостью, которые заранее не известны, проводили итерационным путем, на каждом шаге которого задавали положение точек раздела граничных условий и записывали систему канонических уравнений соответствующего метода. Если на контакте «стенка – основание» появлялись растягивающие напряжения и/или происходит перекрывание граней щели, то осуществляли переход к следующей итерации. Анализ полученных результатов показывает, что эпюры изгибающих моментов и поперечных сил в сечениях жесткой стенки в ломаной весомой полуплоскости незначительно отличаются от таких же эпюр, построенных для жесткой стенки в упругой невесомой полуплоскости. Проведена верификация результатов аналитического расчета с результатами, полученными при помощи ПК «Лира 9.6», реализующего метод конечных элементов. Результаты расчета для жесткой стенки в упругой весомой полуплоскости, полученные аналитическими методами, качественно согласуются с результатами расчета на ПК «Лира 9.6»
СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ И НАБЛЮДЕННЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ УСКОРЕНИЙ В КАМЕННО-ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЕ ДНЕСТРОВСКОЙ ГЭС-1 ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ВЗРЫВОВ
Get PDFA methodology for determination of seismic accelerations in earth dams has been developed within the framework of seismic resistance wave theory. In this case we take into account an influence of the dam foundation and seismic wave emission into it. The methodology is based on numerical solution of the dynamic problem while using a finite difference method. A software program SGD “Determination of seismic acceleration in the earth dam” has been prepared on the basis of the developed methodology. The program allows to evaluate ordinates of calculation orthographic representations for acceleration throughout the dam height for all time moments. Thus, it is possible to obtain the most dangerous acceleration orthographic representations at direct and reverse seismic actions. The papers presents verification (compliance test) of calculated and observed seismic accelerations for the rock-fill dam of the Dnestrovskaya Hydro-Electric Power Plant No 1. The observed seismic accelerations have been obtained during experimental explosions. The calculated seismic accelerations have been obtained in accordance with the proposed methodology for determination of seismic accelerations in the earth dams. A comparative analysis of calculation results with the data of field observations has demonstrated that a maximum difference between extreme accelerations obtained by calculation, and during field observations, do not exceed 10.11 % for the dam crest, and 6.56 % for its bottom. The obtained results permit to recommend the developed program for engineering calculations of seismic accelerations in the earth dams. The program application will make it possible to determine seismic acceleration in the earth dam with sufficient reliability.В рамках волновой теории сейсмостойкости разработана методика по определению сейсмических ускорений в плотинах из грунтовых материалов. При этом учитываются влияние основания и излучение в него сейсмических волн. Методика основана на численном решении динамической задачи методом конечных разностей. На основе разработанной методики составлена компьютерная программа SGD «Определение сейсмических ускорений в плотине из грунтовых материалов», которая позволяет найти значения ординат расчетных эпюр ускорений по высоте плотины для всех моментов времени. В результате можно получить наиболее опасные эпюры ускорений при прямом и обратном сейсмических воздействиях. Приведена верификация (проверка соответствия) расчетных и наблюденных сейсмических ускорений для каменно-земляной плотины Днестровской ГЭС-1. Наблюденные сейсмические ускорения получены при проведении экспериментальных взрывов, расчетные сейсмические ускорения – в соответствии с предложенной методикой определения сейсмических ускорений в плотинах из грунтовых материалов. Сравнительный анализ результатов расчетов с данными натурных наблюдений показал, что максимальное отличие экстремальных ускорений, полученных расчетным путем и при проведении натурных наблюдений, не превышает 10,11 % для гребня плотины и 6,56 % для ее подошвы. Результаты исследований позволяют рекомендовать разработанную программу для выполнения инженерных расчетов сейсмических ускорений в плотинах из грунтовых материалов. Применение программы даст возможность определять сейсмические ускорения в плотинах из грунтовых материалов с достаточной степенью достоверности
ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОБУСА ПУТЕМ ИНТЕГРИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДВЕСКОЙ И ТРАНСМИССИЕЙ
Get PDFSemi-natural tests for active pneumatic suspension of a 18-tonne tourist bus with the system of automatic body stabilization of the mobile machine and feed-back coupling according to kinematics parameter. The test have been executed in the cases when the bus is stocked with an automatic hydro-mechanical transmission in the process of speed picking up, gear-changing or road braking which is assigned by accidental road humps. A computer simulation of dynamic structures in combination with virtual devices and real objects (HIL – Hardware-in-the-Loop Simulation) has been carried in the paper. Personal computers, software, programmed logic controller, frequency generator, solenoid-operated valve have been used for the investigation process. The paper proposes an unconventional method for improvement operational characteristics which is based on integrated control of a suspension and automatic hydro-mechanical transmission. A mathematical model includes systems of automatic transmission, suspension and module for generation of accidental road humps. The model has been considered as a basis for semi-natural laboratory bench with industrially-manufactured controller, other components of automatic systems and standard control organs. The most efficient method for body stabilization is control of the suspension according to the parameter of angular rate during vertical turn of an automobile’s center line with a turning point in the center of mass. The developed algorithm and stabilization system according to angular rate of body’s center line turning have made it possible to improve dynamics of the bus while making gear-changing and to reduce fuel consumption during starting-up and speed picking-up processes. During the braking process such system simultaneously decreases oscillation amplitude of some parameters more than two-fold.Выполнены полунатурные испытания активной пневматической подвески туристического автобуса массой 18 т с системой автоматической стабилизации кузова мобильной машины и обратной связью по кинематическому параметру при его комплектации автоматической гидромеханической передачей при разгоне, переключениях или торможении на дороге, заданной случайными неровностями. Проведено компьютерное моделирование динамических структур в комбинации c виртуальными приборами и реальными объектами (HIL – Hardware-in-the-Loop Simulation). В процессе исследования использовали персональные компьютеры, программное обеспечение, программируемый логический контроллер, генератор частоты, электромагнитный клапан. Предлагается оригинальный способ повышения эксплуатационных свойств, основанный на интегрированном управлении подвеской и автоматической гидромеханической трансмиссией. Математическая модель включает системы автоматической трансмиссии, подвески и модуль генерации случайных дорожных неровностей. Эта модель была положена в основу полунатурного лабораторного стенда с промышленно выпускаемым контроллером, другими компонентами автоматических систем и штатных органов управления. Наиболее эффективным способом стабилизации кузова считается управление подвеской по параметру угловой скорости вертикального поворота продольной оси автомобиля с точкой поворота в центре масс. Разработанные алгоритм и система стабилизации по угловой скорости поворота продольной оси кузова позволили улучшить динамику автобуса при переключениях передач и снизить расход топлива при трогании и разгоне. Одновременно при торможении такая система уменьшает амплитуду колебаний отдельных параметров более чем в два раза
КАК «НАУЧИТЬ» СПЛАВЫ МАГНИЯ ПРОТИВОСТОЯТЬ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ РИСКАМ
Get PDFThe paper studies regularities and mechanisms of structure and phase formation in the surface layers of magnesium alloys when they are processed by method of micro-arc oxidation [MAO]. It has been determined that the same specific features of structure formation, namely: existence of a thin dense inner sublayer and a thicker outer sublayer with developed porosity are common for all types of coatings on the surface of magnesium and aluminum alloys. Such structural state of a protective coating can not be considered as a guaranteed protection against operational impacts, taking into account the fields of their primary application that is aviation construction, automotive construction, instrumentation, building construction, etc. The paper has analyzed the effect of alkaline electrolytes with varying chemical composition due to additions of sodium fluoride or potassium on the structure and properties of these alloys as well as on the level of basic performance characteristics of the layers formed in such electrolytes. On the basis of the analysis a conclusion has been made that it is possible to extend their life-span under operational conditions. It has been revealed that the existing techniques and methods for process control of MAO aluminum and magnesium alloys, particularly processing modes and technological equipment capacity determine a nature of structure formation and changes in a phase composition of the formed coatings.Изучены закономерности и механизмы структурои фазообразования в поверхностных слоях магниевых сплавов при их обработке методом микродугового оксидирования. Определено, что для всех видов покрытий на поверхности магниевых и алюминиевых сплавов характерны одинаковые особенности структурообразования: наличие тонкого плотного внутреннего подслоя и более толстого с развитой пористостью наружного. Такое структурное состояние защитного покрытия не является гарантированной защитой объектов от эксплуатационных воздействий, учитывая области их преимущественного использования – авиа-, автомобиле-, приборостроение, строительство и т. п. Проанализировано влияние щелочных электролитов с изменяющимся химическим составом за счет добавок фторидов натрия или калия на структуру и свойства указанных сплавов, а также на уровень основных эксплуатационных характеристик слоев, формируемых в таких электролитах. На основании этого сделан вывод о возможности продления их ресурса в эксплуатационных условиях. Выявлено, что существующие приемы и способы управления процессом микродугового оксидирования алюминиевых и магниевых сплавов, в частности режимы обработки и мощность технологического оборудования, определяют характер структурообразования и изменение фазового состава формируемых покрытий
К ВОПРОСУ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДИСПЕРСНЫХ ГИДРОСИЛИКАТОВ КАЛЬЦИЯ ПРИ УСТРОЙСТВЕ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ МЕСТНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Get PDFRoad construction is one of the most material-intensive industrial production. In this context, the urgent task for this branch is the maximum reduction in consumption of materials through usage of effective local materials, decrease energy intensity of processes by using new materials. The developed network of local roads require constant care and maintenance, thus it is advisable to consider the use of protective coatings for such roads on the basis of contactcondensation hardening, which can be obtained on the basis of local raw materials. One of the representatives of such material is disperse hydrated calcium silicate, which found wide practical application as the main components in the production of building materials, glass, glass ceramics and ceramic products. For example, relatively cheap highly dispersed crystalline material is intermediate product of hydrochemical synthesis of wollastonite xonotlite Ca6(Si6O17)(OH)2. A variety of calcium and silicon-containing raw materials, suitable to obtain various types hydrated calcium silicate, as well as increasing requirements for physical and chemical properties, caused by actuality of problems of search and study the best ways of synthesis hydrated calcium silicate from man-made and natural materials. The theoretical basis of the proposed technology for material production for road pavement lower categories is the ability of silicate dispersed materials transferred in an unstable state, forming a rock-like waterproof body at the time of application of mechanical load. Disperse hydrated calcium silicate are the most typical representatives of contactcondensation hardening binders. It should be noted that the technology of obtaining these binders is not related to high-temperature processes and the synthesis of HCS realized when wet treatment of available cheap raw materials on the standard equipment, what determines their practical significance.Строительство автомобильных дорог – одна из наиболее материалоемких сфер промышленного производства. В этой связи для данной отрасли актуальной задачей является максимальное снижение материалоемкости строительства путем применения эффективных местных материалов, снижения энергоемкости технологических процессов за счет использования новых материалов. Развитая сеть местных автомобильных дорог требует постоянного ухода и текущего ремонта, поэтому целесообразно рассмотреть вопрос использования защитных покрытий таких дорог на основе материалов контактно-конденсационного твердения, которые могут быть получены на базе местного сырья. Одним из представителей таких материалов являются дисперсные гидросиликаты кальция, которые находят широкое практическое применение в качестве основных компонентов при производстве строительных материалов, стекла, ситаллов, керамических изделий. Относительно дешевый высокодисперсный кристаллический материал – промежуточный продукт гидрохимического синтеза волластонита – ксонотлит Ca6(Si6O17)(OH)2. Разнообразие кальцийи кремнийсодержащего сырья, пригодного для получения различного вида гидросиликатов кальция, повышения требований к физико-химическим свойствам, обусловливает актуальность проблемы поиска и изучения оптимальных путей синтеза гидросиликатов кальция из техногенного и природного сырья. Теоретической основой предлагаемой технологии получения материала для покрытий дорог низких категорий является способность силикатных дисперсных веществ, переведенных в нестабильное состояние, образовывать камнеподобное водостойкое тело в момент приложения механической нагрузки. Дисперсные гидросиликаты кальция – наиболее характерные представители таких вяжущих контактно-конденсационного твердения. Следует отметить, что технология получения этих вяжущих не связана с высокотемпературными процессами, а синтез гидросиликатов кальция реализуется при тепловлажностной обработке доступного дешевого сырья на серийном оборудовании, что определяет их практическую значимость
ВЛИЯНИЕ ЦИТРАТА НАТРИЯ НА ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ В ГЛИНОЗЕМИСТОМ ВЯЖУЩЕМ
Get PDFThe paper deals with the effect of sodium citrate on the formation of a cement stone in the aluminous binder. Formation of cement stone framework in cement hydraulic binder is accompanied with complicated physical and chemical processes of interphase interactions and dispersion, these processes are predicated on qualitative and quantitative composition of the cement mortar, continuous changes in its properties from preparation stage till curing. Addition of sodium citrate to tempering water enhances hydration of both Portland cement and calcium aluminate cement. Process pertaining to an increase of cement hydration rate is considered as a consequence of destruction in surface formations and exclusion of damping effect in respect of hydration rate and hydrolysis of products resulted from interaction of clinker material with tempering. It has been established that sodium citrate makes it possible to control processes of hydration, hydrolysis, binding and curing for cement mass. High degree of hydration of aluminous cement in the presence of sodium citrate provides fast binding and curing of binder, low porosity and rather high compression breaking strength of cement stone for all curing stages. An increase in concentration of sodium citrate in cement mixture up to 10 % of the cement mass exerts an influence not only on the process of cement mortar liquefaction, reduction of time for cement mass setting and hardening but also increases compression strength of cement stone. An analysis of the structure for cleavage surface of cement stone gives ground to declare that the addition of sodium citrate provides cement stone sealing and reduces its water absorption.Рассмотрено влияние цитрата натрия на процесс формирования цементного камня на основе глиноземистого вяжущего. Образование каркаса цементного камня в цементном гидравлическом вяжущем сопровождается протеканием сложных физико-химических процессов межфазового взаимодействия и диспергирования, которые определяются качественным и количественным составом цементного раствора, постоянным изменением его свойств от начала приготовления до твердения. Добавка цитрата натрия в воду затворения увеличивает гидратацию как портландцемента, так и глиноземистого цемента. Процесс увеличения скорости гидратации цементов является следствием деструкции поверхностных образований и исключения эффекта торможения скорости гидратации и гидролиза продуктов взаимодействия клинкерного материала с водой затворения. Установлено, что цитрат натрия позволяет управлять процессами гидратации, гидролиза, схватывания и твердения цементной массы. Высокая степень гидратации глиноземистого цемента в присутствии цитрата натрия обеспечивает быстрое схватывание и твердение вяжущего, низкую пористость и достаточно высокую прочность на сжатие цементного камня во все сроки твердения. Увеличение концентрации цитрата натрия в цементной смеси до 10 % от массы цемента не только оказывает влияние на процесс разжижения цементного раствора, сокращение времени схватывания и твердения цементной массы, но и повышает прочность на сжатие цементного камня. Анализ структуры поверхности скола цементного камня дает основание утверждать, что добавка цитрата натрия обеспечивает уплотнение цементного камня и уменьшение его водопоглощения
ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛУНКИ, ПОЛУЧЕННОЙ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА, НА ЕЕ РЕЖУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ
Get PDFThe paper contains an analysis of dimple geometric parameters obtained on wire surface during its in its electrical discharge machining. A photography and description of one of the dimples has been given in the paper. The paper has analyzed a cross-sectional shape of the obtained dimple with due account of the solidified metal flows formed along its edges. The flows in a first approximation can be considered as elements of a cutting wedge. According to cutting theory provisions the paper considers solidified metal flow shapes in a longitudinal section and indicates angles which have been formed by the flows, working planes and edges which can be involved in the cutting process. It has been shown that cutting elements on the dimple surface are arranged symmetrically that makes it possible to carry out cutting process while moving a tool in both directions of reciprocating motion. Parameters of cutting surface influencing on cutting process execution have been specified in the paper. It has been demonstrated that due to changes in energy of electric discharge through voltage or capacity of a power supply storage capacitor it is possible purposefully to influence on the shape and size of metal flows and, respectively, on values of cutting wedge parameters that characterize a tool cutting ability. A conclusion has been made about possibility to obtain the most advantageous values of these parameters while optimizing modes of wire electrical discharge machining.Выполнен анализ геометрических параметров лунок, полученных на поверхности проволоки при ее электроконтактной обработке. Приведена фотография и дано описание одной из таких лунок. Проанализирована форма сечения полученной лунки с учетом образовавшихся по ее краям наплывов затвердевшего металла, которые в первом приближении можно считать элементами режущего клина. Исходя из положений теории резания, рассмотрена форма наплывов затвердевшего металла в продольном сечении, указаны углы, образованные ими, рабочие плоскости и кромки, которые могут участвовать в процессе резания. Показано, что режущие элементы на поверхности лунки располагаются симметрично. Это делает возможным осуществление процесса резания при перемещении инструмента в обоих направлениях возвратно-поступательного движения. Выделены параметры режущей поверхности, влияющие на протекание процесса резания. Отмечено, что за счет изменения энергии электрического разряда через напряжение либо емкость накопительного конденсатора источника питания можно целенаправленно влиять на форму и размеры наплывов металла и соответственно на значения параметров режущего клина, определяющих режущую способность инструмента. Сделан вывод о возможности получения наивыгоднейших значений этих параметров путем оптимизации режимов электроконтактной обработки проволоки
ИЗМЕРЕНИЕ ГЛУБИНЫ НАРУШЕННОГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН МЕТОДОМ ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИИ
Get PDFThe paper proposes a method for depth measurement of a disrupted layer on silicon wafer surface which is based on application of Auger spectroscopy with the precision sputtering of surface silicon layers and registration of the Auger electron yield intensity. In order to measure the disrupted layer with the help of Auger spectroscopy it is necessary to determine dependence of the released Auger electron amount on sputtering time (profile) and then the dependence is analyzed. Silicon amount in the disrupted layer is less than in the volume. While going deeper the disruptive layer is decreasing that corresponds to an increase of atom density in a single layer. The essence of the method lies in the fact the disruptive layer is removed by ion beam sputtering and detection of interface region is carried out with the help of registration of the Auger electron yield intensity from the sputtered surface up to the moment when it reaches the value which is equal to the Auger electron yield intensity for single-crystal silicon. While removing surface silicon layers the registration of the Auger electron yield intensity from silicon surface makes it possible to control efficiently a presence of the disrupted layer on the silicon wafer surface. In this case depth control locality is about 1.0 nm due to some peculiarities of Auger spectroscopy method. The Auger electron yield intensity is determined automatically while using Auger spectrometer and while removing the disrupted layer the intensity is gradually increasing. Depth of the disrupted layer is determined by measuring height of the step which has been formed as a result of removal of the disrupted layer from the silicon wafer surface. Auger spectroscopy methods ensures an efficient depth control surface disruptions at the manufacturing stages of silicon wafers and integrated circuits. The depth measurement range of disruptions constitutes 0.001–1.000 um.Предложен метод измерения глубины нарушенного слоя на поверхности кремниевых пластин, основанный на использовании оже-спектрометра с прецизионным распылением поверхностных слоев кремния и регистрацией интенсивности выхода оже-электронов. Для измерения глубины нарушенного слоя с помощью оже-спектроскопии снимается зависимость количества выходящих оже-электронов от времени распыления (профиль), и затем эта зависимость анализируется. Количество кремния в нарушенном слое меньше, чем в объеме. По мере углубления нарушенный слой уменьшается, что соответствует увеличению плотности атомов в одиночном слое. Сущность метода заключается в том, что нарушенный слой удаляется распылением пучком ионов, а выявление границы раздела осуществляется путем регистрации интенсивности выхода оже-электронов с распыляемой поверхности до достижения ею величины, равной интенсивности выхода оже-электронов для монокристаллического кремния. Регистрация интенсивности выхода оже-электронов с поверхности кремния при удалении поверхностных слоев кремния позволяет эффективно контролировать наличие нарушенного слоя на поверхности кремниевой пластины. Причем локальность контроля по глубине из-за особенностей метода оже-спектроскопии составляет около 1,0 нм. Интенсивность выхода оже-электронов определяется на оже-спектрометре автоматически, и по мере удаления нарушенного слоя она постепенно возрастает. Глубину нарушенного слоя определяют измерением высоты ступеньки, образованной в результате удаления нарушенного слоя с поверхности кремниевой пластины. Метод оже-спектроскопии обеспечивает эффективный контроль глубины повреждений поверхности на этапах изготовления кремниевых пластин и интегральных микросхем. Диапазон измерения глубины нарушений 0,001–1,000 мкм
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ СПЛАВОВ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ОСНОВЕ ПОСЛЕ ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
Get PDFThe paper is devoted to investigations on influence of laser treatment regimes of gas-thermal and adhesive coatings from self-fluxing powders on iron basis and after melting with modifying plaster on their roughness and phase composition. One of mathematical planning methods that is a complete factor experiment method has been used for investigation of parameters’ influence on micro-geometry of coatings. The executed investigations have made it possible to observe a general regularity which does not depend on a type of alloying plaster: while increasing speed of laser beam relatively to treated part, beam diameter value of Ra parameter is becoming less. Decrease in height of surface irregularities in case of increasing laser beam speed is related with intensification of evaporation processes. An increase in beam diameter diminishes Ra parameter of the surface. This is due to the fact that decrease in power density occurs at high rate of beam defocusing. Overlapping coefficient does not exert a pronounced effect on Ra parameter of fused coatings. While increasing the speed of laser beam relatively to the part structure is transferred from dendrite into supersaturated one with carbide and boride precipitations. It has been established that technological parameters of laser treatment and particularly speed of laser beam influence on coating composition. While increasing the speed up to v5 = 5 × 10–3 m/s amount of chromium has become larger by 1.5-fold that resulted in increase of micro-hardness of the coating from 9.5–10.1 GPa up to 11.04–15.50 GPa.Статья посвящена изучению влияния режимов лазерной обработки газотермических и клеевых покрытий из самофлюсующихся порошков на железной основе после оплавления с модифицирующими обмазками на их шероховатость и фазовый состав. Для исследования влияния параметров на микрогеометрию покрытий использован один из методов математического планирования – метод полного факторного эксперимента. В результате проведенных исследований прослежена общая закономерность, не зависящая от вида легирующей обмазки: с увеличением скорости луча лазера относительно обрабатываемой детали, диаметра луча значение параметра Ra становится меньше. Уменьшение высоты неровностей поверхности с ростом скорости луча лазера связано с интенсификацией процессов испарения. Увеличение диаметра луча уменьшает параметр Ra поверхности. Это связано с уменьшением плотности мощности при большей степени расфокусирования луча. Коэффициент перекрытия не оказывает заметного влияния на параметр Ra оплавляемых покрытий. С увеличением скорости движения луча лазера относительно детали структура из дендритной превращается в пересыщенную с выделениями карбидов и боридов. Установлено, что технологические параметры лазерной обработки, в частности скорость луча лазера, влияют на состав покрытий. С увеличением скорости до v5 = 5 × 10–3 м/с количество хрома стало больше в 1,5 раза, что привело к повышению микротвердости покрытия от 9,5–10,1 до 11,04–15,50 ГПа
АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ
Get PDFThe paper proposes to evaluate achievement of main results in operation of intellectual mechatronic systems with digital control by the obtained information effect. In this respect, common information requirements with intellectual components are considered as a basic information factor which influences on the process of mechatronic system designing. Therefore, some parameters have been accentuated and they can help to provide rather complete description of the processes used for obtaining and using systematic information within the volume of the intellectual mechatronic system. Conformity degree of control vector parameters synthesized by the system and identification results of its current states have been selected as an information criterion of the control efficiency. A set of expected probability values for location of each parameter of an control object and a mechatronic system within the required tolerances has been used for formation of possible states. The paper shows that when a complex information description of the system is used then it is expedient to use an expert assessment of selection probability for allowable control vectors which ensure a system transfer to favorable states. This approach has made it possible to pinpoint main information and technical specifications of the intellectual mechatronic system: structural construction (informational and technical compatibility and information matching of its components); control object (uncertainty of its state and information vector, information capacity of the mechatronic system); control actions (their hierarchy and entropic balance of control process, managerial resource of mechatronic system); functioning result (informational effect and control efficiency criterion, probabilistic selection of system states). In accordance with the fulfilled analysis it is possible to note the most effective directions for practical use of the proposed informational approach for creation of the intellectual mechatronic system: comparison of alternative design solutions based on the analysis of calculation assessments on unconditional entropy of the control object and the system; simulation with the aim to accept a final systematic option while constructing digital controlling block of the created system; complex application of experts’ knowledge, most comprehensive introduction of knowledge to the process of mechatronic system designing.Достижение основного результата при функционировании интеллектуальных мехатронных систем с цифровым управлением предлагается оценивать получаемым информационным эффектом. При этом в качестве основополагающего информационного фактора, влияющего на процесс проектирования мехатронной системы, рассматривается общность информационных требований с ее интеллектуальными компонентами. В связи с этим выделены параметры, с помощью которых можно достаточно полно охарактеризовать процессы получения и использования системной информации в объеме интеллектуальной мехатронной системы. Информационным критерием эффективности управления выбрана степень соответствия параметров векторов управления, синтезируемых системой, и результатов идентификации ее текущих состояний. Для формирования возможных состояний используется набор значений ожидаемых вероятностей нахождения каждого из параметров объекта управления и мехатронной системы в пределах требуемых допусков. Показано, что при комплексном информационном описании системы целесообразно использование экспертной оценки вероятности выбора допустимых векторов управления, которые обеспечивают перевод системы в благоприятные состояния. Данный подход позволил выделить основные информационнотехнические характеристики интеллектуальной мехатронной системы: структурного построения (информационнотехническая совместимость и информационное согласование ее компонентов); объекта управления (неопределенность его состояния и информационный вектор, информационная емкость мехатронной системы); управляющих воздействий (их иерархия и энтропийный баланс процесса управления, управленческий ресурс мехатронной системы); результата функционирования (информационный эффект и критерий эффективности управления, вероятностный выбор состояний системы). По результатам выполненного анализа можно указать наиболее эффективные направления практического использования предложенного информационного подхода в создании интеллектуальной мехатронной системы: сопоставление альтернативных проектных решений на основе анализа расчетных оценок безусловной энтропии объекта управления и системы; моделирование с целью принятия окончательного системного варианта при построении цифрового блока управления создаваемой системы; комплексное применение знаний экспертов, наиболее полное введение знаний в процесс проектирования мехатронной системы