Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Динамiка та мiцнiсть машин

Лидер научной школы механики и прикладной математики – Сергей Иванович Богомолов (к 100-летию со дня рождения)

2021-12-27T15:39:42+02:00

Статтю присвячено науковій и педагогічній діяльності відомого українського вченого в області динаміки і міцності машин, доктора технічних наук, двічі лауреата Державної премії України професора Богомолова С. І.

До 95-ої річниці з дня народження видатного вченого академіка НАН України Володимира Логвиновича Рвачова

2021-12-21T13:40:22+02:00

Стаття присвячена видатному вченому ХХ століття академіку НАН України Володимиру Логвиновичу Рвачову, якому у 2021 році виповнилося б 95 років. Свого часу В.Л.Рвачов був першим ректором ХІРЕ, у 1970 році він став завідувачем кафедри теоретичної і математичної фізики ХПІ (зараз це кафедра прикладної математики). Ім’я цього відомого вченого включено у золоті сторінки історії математики і механіки. Теорія R-функцій, як головне наукове відкриття його життя, назавжди прославило В.Л.Рвачова як великого вченого, також зробило всесвітньо відомою його наукову школу завдяки чисельним впровадженням і унікальності методу RFM.

В роботі подано головні біографічні дані знаменитого вченого, підкреслено багатогранність талановитої людини, глибину його життєвих поглядів, широту кругозору. Особливої уваги приділено проблемі розвитку та подальшого застосування теорії R-функцій для розв’язання сучасних задач. Відгук близьких людей, учнів та послідовників, що пам’ятають свого великого Вчителя, відображено в словах вдячності Володимиру Логвиновичу.

Дослідження механічних характеристик плетеного вуглепластику

2021-09-28T10:01:00+03:00

Застосування композиційних матеріалів в різних галузях сучасної промисловості стрімко збільшується завдяки їхніми високими міцностними властивостями, малою масою та хорошою технологічностю. Велика розмаїтість застосовуваних матеріалів, видів армування і внутрішніх структур викликає потребу в дослідженнях статичних і динамічних властивостей композиційних матеріалів. Завдяки останнім досягненням в області технологій композитні матеріали широко використовуються в різних промислових цілях. В результаті виникає значний інтерес до вивчення та розуміння поведінки композитних структур. Аналіз композитних конструкцій, вивчення резонансних частот, факторів демпфірування та модальних форм зіграв важливу роль у визначенні динамічних характеристик конструкції, виявленні пошкоджень та моніторингу стану структури композиту. В ході даної роботи представлено результати розрахунково-експериментальних досліджень модуля пружності, власних частот та форм коливань, демпфуючі властивості композитного матеріалу. Випробування проводилися над зразками плетеного десятишарового вуглепластика. Досліджуваний вуглепластик, армований вуглецевим волокном, має полотняне плетіння. Зразки були вирізані в трьох напрямках: основи (під кутом 0 °), утка (під кутом 90 °) та під кутом 45 °. Для кожного напряму було заготовлено по дев'ять зразків. Для дослідження модуля пружності було використано установку для випробувань на розтяг, а для визначення власних частот та форм коливань-вібростенд. Демпфуючі властивості розраховані методом Оберста, на основі амплітудно-частотних характеристик зразків. Проведена статистична обробка результатів експерименту і отримано значення математичного очікування та дисперсії. Побудовано геометричні та скінченно-елементні моделі зразків вуглепластика, визначені їх власні частоти та форми коливань. Проведено порівняння розрахунково-експериментальний даних з численними розрахунками, використовуючи метод скінченних елементів.

Influence of stresses on deformation process under the irradiation creep and swelling

2021-11-29T14:36:54+02:00

Обговорюються підходи для опису деформування конструктивних елементів, у матеріалі яких одночасно розвиваються деформації радіаційної повзучості та розпухання. Розглянуто способи опису деформацій радіаційного розпухания, які використовуються для розрахункового аналізу напружено-деформованого стану, що виникає в елементах конструкцій в умовах спільної дії радіаційного опромінюваання й температурно-силовых полів. Представлено повну систему рівнянь початково-крайового завдання, в якій враховуються пружні та теплові деформації, деформації радіаційної повзучості та розпухання. Чисельне моделювання проведено з використанням спеціалізованого програмного комплексу FEM Creep, в якому крайова задача розв’язується методом скінченних елементів, а початкова за часом інтегрується різницевим методом прогнозу-корекції. Наведено дві форми для рівняння стану, що описує деформацію радіаційного розпухання: перша для компонентів тензора деформацій, друга - для їхніх швидкостей. Аналізується гіпотеза про лінійну відповідність отриманої дози опромінення та часу деформування, протягом якого розвиваються деформації радіаційного розпухання. Викладено низку питань, на які потрібні відповіді при використанні в розрахунках при складному напруженому стані рівнянь, де деформація радіаційного розпухання безпосередньо залежить від напружень. На підставі обробки експериментальних даних про розпухання труб із сталі 316Ti в діапазоні температур 450-460 °С запропонована форма рівняння для швидкості деформацій радіаційного розпухання, визначені константи, що входять до нього. На прикладі чисельного моделювання деформування труб із сталі 316Ti, навантажених внутрішнім тиском, показано прийнятність застосування класичного підходу для аналізу напружено-деформованого стану за наявності деформацій радіаційного розпухання.

Трьохчастотні моделі для визначення орієнтації твердого тіла з урахуванням вібраційного оточення

2021-09-26T09:16:18+03:00

Запропоновано дві нові трьохчастотні еталонні моделі руху твердого тіла з урахуванням вібраційного оточення. Основані вони на чотирьохчастотній еталонній моделі обертання [1], яка реалізує повороти відповідно до кутів Крилова. Для розроблених моделей отримані аналітичні залежності для квазікоординат, проекцій вектору кутової швидкості і компонент кватерніона орієнтації, що відповідають такому обертальному руху.

Розглянуто актуальність врахування впливу вібрації при моделюванні руху на основі вітчизняних та іноземних літературних джерел в сфері навігації, в тому числі за останні 10 років. Детально описано основні джерела вібрації та яким саме типам коливань вони відповідають – гармонійні коливання виникають в рухомих елементах бортових систем, наприклад роторі двигуна, а в двигуневій установці та її агрегатах виникають коливання, що мають характер випадкового широкополосного шуму. Проаналізовано методи корекції такого впливу для підвищення точності визначення орієнтації об’єкта. Розглянуто, як розташування компонент бесплатформенної інерціальної навігаційної системи відносно джерел вібрації пов’язане з силою впливу вібраційного оточення на точність отриманих даних.

Отримані чисельні реалізації моделей і проведено оцінку похибки дрейфу для алгоритму орієнтації третього порядку при кількох наборах певним чином заданих параметрів. Параметри обираються довільно, але з урахуванням існуючих обмежень на кутовий рух. На відповідних рисунках наведено результат для одного з таких наборів числових значень (який найбільш детально демонструє результат досліджень). Проведено порівняння отриманих результатів з відповідними результатами для чотирьохчастотної моделі обертання [1]. Показано доцільність використання за певних умов нових трьохчастотних моделей.

Шляхи визначення надійності при експлуатації суднових деталей виготовлених методом бандажування

2021-11-01T18:03:23+02:00

При розвитку сучасних умов кораблебудування та виконання ремонту суднових агрегатів, особливу роль приділяють використанню основних елементів конструкцій які складаються із технологічних частин. При виконанні цих кроків важливо виконати аналіз властивостей матеріалів з яких виготовляються технологічні складові вузлів суднового обладнання. Проведення випробувань повинне бути наближене до умов експлуатації суднових вісей та валів, а саме – циклічного навантаження, агресивного та адгезіонного середовища.

Тому особливим фактором є технологічний контроль за послідовністю виготовлення, підбором матеріалів, технології наплавки. Усі названі вимоги можливо проаналізувати та спрогнозувати за допомогою комп’ютерного модулювання. Дослідження властивостей перехідних шарів шва і основного металу і їх вплив на кількість циклів навантаження при випробуваннях також являються ключовими. Усі умови будуть виконані при оптимальному підборі хімічної складової Ni – Cr, які забезпечують необхідний рівень легування. Твердість матеріалів забезпечується наявністю частки Mg у складі металу. Також важливим є режими термообробки які забезпечують отримання необхідної кінцевої структури матеріалу для механічної обробки та наплавки. Для данної деталі та її елементів, найкращі властивості з точки зору експлуатації у дрібнодисперсної аустенитной і перлитної структур.

При експлуатації суднових валів та вісей виконується розповсюдження прокольних навантажень за рахунок виникнення остаточних напруг при малоциклових та багатоциклових навантаженнях та подальшої втоми структурної решитці.

При розгляді номенклатури матеріалів, використованих у комбінованих конструкціях дуже велика і включає більшість зварюваних сталей. По поєднанню матеріалів в одному вузлі доцільно виділити дві основні групи конструкцій: із зварними з’єднаннями сталей одного структурного класу, але різного легування, та із зварними з’єднаннями сталей різних структурних класів. У зв’язку з цим рішення по отриманню збалансованого бандажного з’єднання лежить в отриманні мілко зернистої структури металу шва та навколошовної зони.

Оптимізація і програмно-чисельна реалізація алгоритма міллера на чотиричастотній моделі вібраційного руху твердого тіла

2021-11-11T13:36:42+02:00

На основі програмно-чисельного підходу отримані нові значення коефіцієнтів в алгоритмі орієнтації Міллера. Для цього застосовано аналітичну еталонну кінематичну модель кутового руху твердого тіла у вигляді чотиричастотного представлення кватерніона орієнтації. Представлено чисельну реалізацію еталонної моделі для заданого набору частот у вигляді побудованих траєкторії в конфігураційному просторі параметрів орієнтації. Проведена програмно-чисельна реалізація алгоритма Міллера при різних значеннях коефіцієнтів і отримані значення коефіцієнтів, що оптимізують похибку накопиченого дрейфу. Показано, що для представленої еталонної моделі кутового руху алгоритм Міллера з новим набором коефіцієнтів забезпечує меншу обчислювальну похибку дрейфу у порівнянні з класичним алгоритмом Міллера і модифікацією Ігнагні , що оптимізовані під конічний рух.

Diagnostics of the presence of a fatigue crack in the compressor blade using the spectrum of vibration amplitudes at the superharmonic resonance

2021-11-29T12:08:49+02:00

В роботі представлено результати чисельних досліджень на базі скінченноелементного моделювання вимушених коливань конструктивного елемента з тріщиною втоми, та визначено вплив її наявності на вимушені згинні коливання пера лопатки компресора при супергармонічному резонансі порядку 1/2. В якості об'єкту дослідження розглядається перо лопатки компресора з малим кутом закрутки. Його коливання у площині мінімальної жорсткості збуджувались кінематичним переміщенням торцевих елементів пера. Тріщина втоми моделювалась математичним розрізом. Було розглянуто два місцеположення тріщини – на вхідній кромці та на спинці пера лопатки. Непостійність контакту берегів тріщини, обумовлена її почерговим відкриттям і закриттям викликає нелінійність, яка була врахована шляхом розв’язання контактної задачі. Для оцінки нелінійної динамічної поведінки пера лопатки використовується вібродіагностичний параметр, а саме, відношення амплітуд переміщень домінуючих гармонік при супергармонічному резонансі порядку 1/2. За результатами досліджень встановлено, що, незалежно від місцеположення тріщини, характер зазначеного відношення однаковий для всіх осей коливань пера лопатки. При цьому, при коливаннях у площині мінімальної жорсткості, спостерігається «дихання» тріщини втоми на спинці пера, що дозволяє зафіксувати її місцеположення, яке відповідає різкій зміні відношення амплітуд домінуючих гармонік переміщень уздовж відповідної осі.

Методики оцінювання довговічності голчастого підшипника поршневої голівки шатуна транспортного дизеля

2021-11-20T17:33:53+02:00

Представлені результати експериментального дослідження та аналітичних оціночних розрахунків для перевірки загального строку служби та підвищення довговічності голчастого підшипника поршневої голівки шатуна транспортного дизеля. Встановлені первісні причини порушення номінальної роботи основних вузлів даного механізму. Надані відповідні рекомендації для проведення прискорених випробувань на довговічність, зменшення теплових навантажень при роботі підшипника та, як наслідок, підвищення якості служби всієї поршневої групи. Пропонуються теоретична та експериментальна методики визначення номінальної довговічності голчастого підшипника поршневої голівки шатуна транспортного дизеля. Теоретична методика дозволяє отримати достовірні величини довговічності з урахуванням розподілення загального робочого навантаження по тілам кочення, а також рухомості поршневого пальця та втулки. Проведені розрахунки надають можливість скорегувати та уточнити стандартну математичну модель визначення номінальної довговічності голчастого підшипника поршневої голівки шатуна в залежності від розподілення навантажень на тіла кочення (ролики) при різних робочих режимах.

Експериментальна методика з коефіцієнтом прискореності К=10 будується на двократному збільшенні силового впливу на елементи голчатого підшипника поршневої голівки шатуна. Цього було досягнене збіркою підшипника за спеціальною технологією, що описана в роботі. Встановлено суттєве зниження теплового впливу та зменшення радіальних навантажень на робочі ролики. Для забезпечення штатної подачи мастила в підшипник при роботі двигуна, розроблена методика звеличення навантаження на ролик в зоні контакту, що очевидно впливає на довговічність і дозволяє провести прискорені випробування із достовірним виходом. Результати експлуатаційних випробувань та досвід конструкторських робіт корелюють між собою та достатньо пояснюються розробленими методиками, що дозволяє їх використовувати для удосконалення, а також модернізації шатунів з голчатими підшипниками в поршневої голівки шатуна.

Ключові слова: дизель, методика випробувань, голчастий підшипник, ролики, поршнева голівка шатуна, довговічність

Оптимізація двохопорного шпиндельного вала на нелінійно пружних опорах по характеристикам жорсткості

2021-10-18T20:18:55+03:00

Одним з основних конструктивних елементів металообробних верстатів є шпиндельний вузол (шпиндель), який служить для утримання ріжучих інструментів або заготовок. Жорсткість шпиндельного вузла грає визначальну роль в забезпеченні точності і ефективності роботи верстата в цілому. Оцінка жорсткості шпиндельного вала здійснюється на основі аналізу статичного вигину шпиндельного вала, що дозволило поставити і вирішити завдання оптимізації шпиндельного вала за характеристиками жорсткості для двохопорної конструкції на нелінійно пружних опорах. Для визначення жорсткості роликових підшипників в роботі використана залежність, отримана на основі рішення задачі контактної взаємодії пружного сталевого циліндра з криволінійними пружними сталевими півпростором. Для розглянутої розрахункової схеми в якості цілей оптимізації вибиралися умови найменшого переміщення кінцевого перерізу консолі шпиндельного вала, досягнення мінімального кута повороту в цьому перерізі або мінімуму їх нормованої суперпозиції, що забезпечує максимальну жорсткість в зоні обробки. Розглядалася також мінімізація кута повороту на передній опорі, що забезпечує максимальну довговічність підшипника. Математично задача представлена у формі мінімізації однієї з 4-х запропонованих цільових функцій за рахунок зміни варійованих параметрів - довжини консолі і величини міжопорної відстані, що подаються у вигляді безрозмірних величин - коефіцієнта консолі і коефіцієнта міжопорного відстані. В якості обмежень на варійовані параметри розглядалися мінімальні і максимальні значення довжини консолі і прольоту вала. Варіювання коефіцієнтами консолі і міжопорної відстані здійснювалося методом послідовного перебору в рамках заданих обмежень, вирішення завдань оптимізації представлено в графічному вигляді. Рішення задачі згину вала проведено на основі рівняння зігнутої осі балки в рамках гіпотез Ейлера - Бернуллі і представлено в аналітичному вигляді спільно з аналітичними залежностями для розрахунку радіальної жорсткості роликового підшипника як функції діючого на нього опорного зусилля. Алгоритм рішення задач оптимізації реалізований в пакеті MatLAB. Оптимальні рішення показали, що мінімум комбінованої функції, що складається з суми відносних величин прогину на кінці консолі і кутів повороту на кінці консолі і на передній опорі досягається на тих же варійованих параметрах, що і мінімуми кутів повороту на кінці консолі і на передній опорі. Запропонований підхід до проектування валів шпиндельних вузлів металорізальних верстатів, оптимальних за характеристиками жорсткості, формує інструмент для обгрунтованого вибору підшипників і конструктивних параметрів шпиндельних валів.

Застосування комп′ютерних систем для моделювання динамічних процесів вантажопідйомних машин

2021-12-27T16:34:39+02:00

Головна задача машинобудування полягає в організації виробництва спектру машин для забезпечення потреб всіх галузей промисловості. Це енергетичні, транспортні, підйомно-транспортні агрегати, машини сільськогосподарської, будівельної індустрії, тощо. Серед них можна виділити пристрої, в яких призначено здійснювати відносний рух однієї частини по відношенню до іншої, тобто до складу розрахункових моделей входять кінематичні пари. Реальні умови роботи машин різноманітні, але найчастіше пов′язані з періодичними пусками-зупинками, що зумовлює актуальність досліджень нестаціонарних режимів. Аналіз роботи таких моделей ускладнений. Для успішних результатів проектування проводиться математичне моделювання окремих процесів в механізмах. Одним з перших розрахунків є динамічний. Сучасні, доступні СAD/CAE системи моделювання та аналізу надають можливості автоматизації, побудови більш реалістичних розрахункових схем. В роботі розглядається апробація використання САПР для моделювання динаміки стрілового крана з набором чотирьох агрегатів: платформи, стріли, гільзи та штоку. Розроблена модель комбінована: платформа та гільза відповідають моделі кінетостатики, а стріла та шток пружні. Кран призначений здійснювати операції підйому вантажу у вертикальній площині, з можливостями відносного руху в 3-х обертальних та одній поступальній кінематичних парах. Проведені чисельні розрахунки статичного, модального та динамічного аналізу ланок механізму підтверджують адекватність їх моделей. Серед них задача миттєвого прикладання сили, яка характерна для режиму роботи "підйом з підхватом" механізмів підйому кранів. Розглянуто також деформування всієї конструкції в одному з положень стріли. Визначення реактивних сил в гідроциліндрі дає важливу інформацію для підбору силового агрегату.

Математичний опис гібридного квадрокоптера з метою комп'ютерного моделювання керованого руху

2021-12-27T19:24:28+02:00

Розглядається проблема побудови максимально повної математичної моделі руху квадрокоптеру гібридного типу, що окрім електродвигунів, обладнаний ще і двигуном внутрішнього згоряння. Актуальність даної розробки обумовлена прагненням створити систему управління для квадрокоптеру порівняно нової конструкції, а доцільність розробки пояснюється бажанням використовувати комплексне проектування, що передбачає вдосконалення конструкції апарату та елементів системи навігації та управління. Розроблена математична модель руху центру мас квадрокоптеру та навколо центру мас включає керуючі змінні та враховує гіроскопічні моменти від роторів двигунів - носіїв кінетичних моментів. Ця модель може бути використана в процесі проектування та налагодження алгоритмів управління подібними літаючими апаратами. Основним методом моделювання є чисельне інтегрування системи диференціальних рівнянь. Наведений моделюючий комплекс дозволить проводити дослідження щодо впливу обурюючих факторів та недосконалості елементів системи управління; випробовувати та покращувати закони управління; проводити модернізацію конструкції квадрокоптеру з підвищення ефективності експлуатації. Перевагою моделі є її обґрунтованість, відкритість, універсальність, оскільки її легко адаптувати під будь-яку іншу конструкцію квадрокоптеру. .

Реалізація та використання алгоритму Левенберга-Маркварда в задачах калібрування роботів-маніпуляторів

2021-12-27T19:58:03+02:00

Розглянуто відоме завдання калібрування довільного робота-маніпулятора, яке сформульовано у найзагальнішому вигляді. Для вирішення прямої задачі кінематики запропоновано альтернативний спосіб Денавіта-Хартенберга універсальний аналітичний опис кінематичної схеми з урахуванням можливих похибок виготовлення та збирання деталей робота. При цьому запропоновано універсальний опис похибок орієнтації осей шарнірних зчленувань ланок. На основі такого опису може бути проведене рішення прямої та зворотної задачі кінематики роботів як просторових механізмів з урахуванням спотворень розмірів, положення осей зчленувань та положень нулів кутів їх повороту. Завдання калібрування маніпуляторів сформульовано як завдання методу найменших квадратів. Отримано аналітичні формули цільової функції методу найменших квадратів для вирішення поставленого завдання. Шляхом аналітичного диференціювання за допомогою спеціальної системи комп'ютерної алгебри КіДиМ отримані вирази для вектора градієнта та гесіана цільової функції прямого алгоритму, алгоритмів Ньютона-Гаусса і Левенберга-Марквардта. Автоматично згенеровані процедури мовою С++ розрахунку елементів градієнта та гесіана. На прикладі проектованого кутового 6-ступеневого робота-маніпулятора наведено результати моделювання рішення задачі його калібрування, тобто визначення 36-ти невідомих кутових і лінійних похибок. Проведено порівняння розв'язання задачі калібрування для змодельованих 64 та 729 експериментів, у яких узагальнені координати – кути в зчленуваннях приймали значення ±90° та -90°, 0, +90°.

Статичний аналіз багатоопорних шпіндельних валів на нелінійно пружніх опорах

2021-12-20T18:31:25+02:00

Шпиндельний вузол є вагомим компонентом станка, статичні та динамічні характеристики якого напряму визначають точність й стабільність процесу металообробки. Динамічний аналіз дозволяє визначити власні частоти і форми коливань, що допомагає усунути динамічну неврівноваженість при роботі станка. Статичний аналіз потрібен для оцінки напружень, деформацій та переміщень, що грає важливу роль в забезпеченні ефективності і точності роботи станка.

В даній роботі запропоновано універсальний підхід и математична модель для статичного аналізу багато опорних шпиндельних валів на нелінійно пружних опорах. На основі диференційного рівняння зігнутої осі балки Тимошенко отримана кінцева система рівнянь, яка враховує нелінійну залежність жорсткості підшипників від діючих на них зусиль. Запропоновано метод вирішення задачі і програмне забезпечення для статичного аналізу багато опорних шпиндельних валів на нелінійно пружних опорах в середовищі MATLAB.

Ключові слова: шпиндельный вал, нелінійно пружна опора, багато опорний, нелінійна жорсткість,балка Тимошенко.

Дослідження проблем при моделюванні критичних навантажень на композитну модель лопаті вітрогенератора

2021-12-24T16:59:43+02:00

Дана стаття присвячена проблемам проектування та аналізу напружено-деформованого стану лопаті вітрогенератора при критичних навантаженнях. Побудовано тривимірну оболонкову розрахункову модель, що враховує складну криволінійну геометрію та наявність внутрішніх частин, що зміцнюють. Визначення параметрів напружено-деформованого стану під дією вітрового навантаження проводилось на основі метода скінчених елементів. Використовувався оболонковий десятивузловий ізопараметричний скінчений елемент. Побудована скінчена-елементна модель лопаті дозволяє враховувати композитну структуру та відтворювала наявність різної кількості шарів композиту по товщині оболонки, різноспрямованість волокон на окремих шарах, зокрема було змоделювано криволінійну ортотропію механічних властивостей. Представлено процедуру завдання багатошарової структури, яка передбачає накладання шарів композиту одного на інший у місцях стику, що забезпечує відповідність моделі технологічним особливостям. Проведено статичний аналіз розрахунку деформування конструкції з урахуванням підіймальної сили та сили напору повітря. Аналіз на міцність було проведено для кожного з шарів за критерієм максимальних деформацій.

Ключові слова: композиційний матеріал, лопать вітрогенератора, міцність, скінченно-елементний аналіз, ортотропія властивостей.

Класифікація робочого стану підшипників кочення за допомогою згорткової нейронної мережі зі змінними факторами дилатації

2021-12-25T12:14:06+02:00

Робота описує процес обробки даних роботи підшипників кочення, та їх використання в задачі побудови математичної моделі бінарної класифікації робочого стану підшипників методом згорткової нейронної мережі зі змінними факторами дилатаціїї ядер згорткових шарів. Для класифікації підшипників, що мають дефекти, були використані дані віброприскорень з власного випробувального стенду та з набору даних, що знаходяться у вільному доступі. В роботі також було досліджено спосіб узагальнення класифікації сигналів підшипників, що були отримані в результаті принципово різних експериментів, та що мають різний типорозмір. Для уніфікації сигналів пропонується наступний спосіб обробки: виділити ділянки даних із зсувом, перейти до частотного простору за допомогою швидкого перетворення Фур’є, відсікти частоти, що перевищують 10-кратну частоту обертання валу, відновити сигнал зі збереженням 10 періодів обертання валу, відмасштабувати отриманий сигнал діленням його на діаметр орбіти обертання тіла кочення та інтерполювати сигнал на 2048 точок. Даний алгоритм також дає можливість генерувати збалансовану вибірку для побудови математичної моделі. Ця можливість надається за допомогою варіювання кроку розбиття початкового сигналу. Перевага даного алгоритму над класичними методами копіювання чи видалення прикладів постає у створенні нових об’єктів, які уточнюють статистичні параметри генеральної сукупності. Алгоритм обробки сигналу було використано як для задачі бінарної класифікації всередині одного набору даних, так і для навчання на одному та тестуванні на іншому. Для збільшення набору даних для навчання та тестування математичної моделі використовується метод бутстрапування, який засновано на багаторазовій генерації вибірок методом Монте-Карло. Якість математичної моделі бінарної класифікації оцінювалась за часткою правильних відповідей. Задача сформульована як задача мінімізації бінарної перехресної ентропії. Отримані результати представлено в вигляді графіків, демонструючих процес навчання нейронної мережі та графіків щільності розподілу метрик.

Розробка веб-застосунку для поширення навчальної інформації

2021-12-29T07:11:56+02:00

Розглядається задача поширення навчальної інформації та дослідження взаємодії компонентів на розподілення навантаження від користувачів. Мета роботи: реалізувати програмне забезпечення для розв’язання вказаної задачі. Спроектувати базу даних, та структуру проекту. В програмі реалізувати різні права доступу до інформації. Для програмного забезпечення має бути створений, зрозумілий для користувача, інтерфейс. Розробити тести для програми, які перевіряють функціональність та продуктивність програми. За допомогою розроблених тестів провести дослідження на розподілення навантаження від користувачів. Розроблено програму, яка складається з двох частин (серверної та клієнтської), які взаємодіють за допомогою HTTP запитів. Серверна частина опрацьовує дані та проводить їх перевірку. Клієнтська частина отримує та надає дані серверній частині та реалізовує зрозумілий для користувача інтерфейс. Рішення поставленої задачі реалізовано в середовищах IntelliJ Idea 2020.1 (Ultimate Edition) та WebStorm 2020.1. Для реалізації використовувались мови програмування Java 11 і JavaScript (ECMAScript 6). Новизна роботи полягає у створенні програми, яка водночас дає можливість використовувати функції, необхідні для навчання у вищому навчальному закладі. Наприклад, надання студентам доступу до навчальних матеріалів, можливість для всіх користувачів переглядати свій розклад. Викладачі також можуть переглянути розклад груп, які вони викладають у поточному семестрі. Кожен учень може переглянути розклад учителя, якщо він викладає хоча б один предмет. Іншою важливою функцією є управління структурою університету (керування інформацією про інститути, кафедри і навчальні групи). Було також проведено дослідження продуктивності програми, та досліджено можливості покращення швидкості програми у разі значного збільшення активних користувачів

Програмний засіб для розпізнавання україномовних наукових статей

2021-12-28T17:59:48+02:00

Розглядається задача комп’ютерного розпізнавання, як окремо друкованих символів, так і цілих текстів, що можуть містити математичні формули, та подальшого збереження результуючого документа у форматі “Латекс”. В розробленому програмному забезпеченні реалізовано можливість розпізнавання друкованих символів латиниці, кирилиці, літер грецького алфавіту та спеціальних математичних знаків. Для цього застосовуються багатошарова згортальна нейронна мережа, побудована за допомогою бібліотеки машинного навчання “Керас”, та додаткові валідаційні евристики. Для підвищення якості розпізнавання нейронної мережі розроблено складний механізм преобробки зображень, що допомагає видалити шуми із зображення, виключити похибки пов’язані з нахилом символів, коректувати дефекти символів, пов’язані з якістю вхідного зображення. Також реалізовано механізми збирання окремих символів в слова або ж математичні формули, відтворення положення знаків індексів та ступенів, формування звичайних дробів та виразів під знаком кореня. Відбувається збереження результатів розпізнаного тексту до файлу з одночасною побудовою структури «latex» документу. Для демонстрації можливостей розробленого програмного забезпечення додано графічний інтерфейс користувача, за допомогою якого можна ще до початку розпізнавання обрати та оглянути вхідне зображення. Під час тестування програмного засобу, було проведено розпізнавання зображень різних типів: повністю текстуальні, математичні формули без тексту, математичні формули, які знаходяться між блоками тексту.

Тепловиділення у приладах магнітно-імпульсної обробки матеріалів

2021-12-28T19:36:35+02:00

Розглядається проблема аналізу нестаціонарного тепловиділення внаслідок протікання електричного струму у пристроях для магнітно-імпульсної обробки матеріалів. Аналіз доступних джерел інформації дозволив зробити висновок, що велика кількість досліджень у цій галузі присвячено вивченню процесів теплопередачі при технологічних операціях індукційного нагріву. При інших технологічних операціях магнітно-імпульсної обробки матеріалів тепловиділення також є значним. Нестаціонарне неоднорідне температурне поле може призводити до виникнення значних температурних деформацій. Це, у свою чергу, може спричинити втрату працездатності приладу внаслідок руйнування чи необоротного деформування. Адекватне моделювання нестаціонарного поширення температури у разі є обов'язковим етапом під час проведення розрахункового аналізу у процесі проектування технологічних приладів. Запропоновано загальну стратегію визначення поширення нестаціонарного температурного поля за наявності нестаціонарного неоднорідного електромагнітного поля. Запропонована стратегія передбачає загальне розв'язання задач про поширення електромагнітного поля та температурного поля в рамках єдиної розрахункової схеми. Як чисельний метод запропоновано використання методу кінцевих елементів. Метод кінцевих елементів при використанні в подібних задачах дозволяє складати ітераційні процедури, за допомогою яких можна враховувати нелінійні ефекти, пов'язані з впливом температури на електрофізичні властивості матеріалів. Розглянуто завдання послідовного визначення нестаціонарного, неоднорідного електромагнітного поля та нестаціонарного температурного поля у складових матрицях, призначених для електромагнітного пресування порошків надміцних тугоплавких матеріалів. Наведено розподіл деяких кількісних характеристик електромагнітного поля, а також залежність температури від часу.

Особливості термодеформування складених індукторів при магнітно-імпульсній обробці матеріалів

2021-12-28T19:49:51+02:00

Розглянуто проблему врахування впливу нестаціонарного неоднорідного температурного поля під час аналізу напружено-деформованого стану індукторних систем для магнітно-імпульсної обробки матеріалів. З проведеного аналізу відкритих інформаційних джерел випливає, що проблема аналізу нестаціонарного температурного поля, що виникає внаслідок наявності неоднорідного електромагнітного поля, та його впливу на деформування достатньо вивчена стосовно питань індукційного нагріву. У той же час і за інших операцій магнітно-імпульсної обробки матеріалів нагрівання обладнання може викликати додаткові деформації значної величини, що, у свою чергу, може призводити до втрати працездатності обладнання внаслідок руйнування або незворотного деформування. Запропоновано загальний підхід до аналізу подібних завдань, що передбачає визначення просторово-часових розподілів кількісних характеристик електромагнітного поля, температурного поля та напружено-деформованого стану. Обґрунтовано необхідність використання чисельних методів для проведення подібного аналізу. Найбільш ефективним чисельним методом є метод скінченних елементів, який дозволяє проводити аналіз нестаціонарного електромагнітного поля, температурного поля та напружено-деформованого стану в рамках однієї і тієї ж розрахункової схеми. У цьому випадку в рамках методу скінченних елементів можуть бути створені ітераційні схеми, що дозволяють враховувати нелінійні ефекти. Тут нелінійні ефекти можуть бути обумовлені залежністю механічних та електрофізичних властивостей матеріалу від температури, пластичним характером деформування, а також необхідністю обліку контактних явищ. Наведено результати комплексного аналізу для складеного одновиткового індуктора з діелектричним бандажем. Врахування особливостей контактної взаємодії здійснено за допомогою введення шарів контактних скінченних елементів. Оцінено напружено-деформований стан індуктора для двох варіантів використовуваних матеріалів: міді та немагнітної сталі.

Визначення поверхні відгуку за міцністних та вібраційних параметрів лопатки парової турбіни

2021-12-29T08:51:25+02:00

Робота присвячена визначенню функції обмеження геометричних параметрів лопатки парової турбіни при заданих зовнішніх навантаженнях. Для цього була створена геометрична модель лопатки парової турбіни, що складається з тіла лопатки, хвостовика, бандажу. У якості параметрів, що будуть варіюватись було обрано кут оберту середнього перерізу відносно центру мас ( який змінювався від 87 градусів до 92 градусів), а також довжину лопатки від бандажу до хвостовика(що змінювалась від 495 мм до 525 мм). На наступному етапі була створена скінчено-елементна сітка. Для побудованої моделі у області лопатки було створено впорядковану скінчено-елементну сітку. Визначено напружено-деформований стан лопатки при робочому режимі При проведенні статичного аналізу у якості навантаження використовувалась робоча частота обертання, що дорівнює 50 Гц та у місці кріплення диску в хвостовику обмеження по усім направленням.. Отримані еквівалентні напруження по Мізесу та переміщення в конструкції. Зона максимальних напружень знаходиться у місці кріплення лопатки до хвостовика, але вони не перевищують допустимі. Для визначення вібраційних характеристик лопатки парової турбіни був проведений її модальний аналіз із врахуванням переднапруженого стану від дії статичних навантажень. Отримано перші шість власних форм лопатки парової турбіни при зазначених початкових умовах. Частота, що відповідає першій формі співпадає з робочою частотою обертання (дорівнює 49 Гц), а наступні відповідають кратностям відповідно. На наступному етапі було проведено серію розрахунків для визначення поверхні відгуку на при заданих параметрах. Визначено поверхню відгуку для максимальних напружень по Мізесу та перших 4 форм власних коливань. На основі отриманих результатів досліджень коливань та НДС лопаток при варіюванні вхідних параметрів можна отримати функцію обмеження для вирішення задачі оптимізації.