Статья: Разработка концептуальной основы интеллектуального здания на основе метода триадической дешифровки: эволюционный подход (2024)

Технологическое обеспечение требуемых показателей качества поверхностного слоя деталей тел вращения из металлических материалов при чистовой и финишной механической обработке требует правильного назначения технологических режимов. При чистовой токарной обработке на формирование шероховатости поверхности существенное (а часто и решающее) воздействие оказывают колебательные процессы. Необходимо выбирать такие значения технологических режимов, которые обеспечивают приемлемый уровень вибраций (предварительно данную задачу целесообразно решать на основе моделирования). Разработка математической модели выполнялась на основании определения деформаций токарного резца под воздействием сил резания. Для определения амплитуд колебаний резца использовался интеграл Мора, определение амплитудно-частотных характеристик производилось с использованием интеграла Дюамеля. Определение сил резания осуществлялось с учетом формы и характера стружкообразования, величины технологических режимов и условий обработки. В качестве обрабатываемого материала рассматривался чугун с упроченным посредством диффузионного легирования слоем. Определение исходных данных для построения модели проводилось непосредственно при обработке на токарном станке и с помощью дальнейших измерений параметров стружки. В качестве режущих инструментов использовались стандартные резцы с механическим креплением пластин. Оценка результатов моделирования показала высокую сходимость с результатами экспериментальных исследований: погрешность по амплитуде 8.5 %, по частоте колебаний – 12.3 %; в целом погрешность не превысила 15 %. Таким образом, разработанная модель может быть использована для предварительной оценки вибраций на стадии проектирования технологических операций токарной обработки.

В работе представлена конструкция экспериментального привода подачи режущего инструмента на основе кривошипно-ползунного механизма. Особенностью технологии фрезерования регулярного рисунка вафельного фона является необходимость многократного повторения ячеек, как правило, прямоугольной формы. Это требует разработки механизма подачи инструмента, обеспечивающего высокую скорость обработки и существенное снижение сил резания для предотвращения деформации формы ячейки. Представленная в работе конструкция привода обеспечивает скорость подачи до 43 м/мин при скорости резания до 942 м/мин, что исключает выход механизма за пределы габарита ячейки, а также обеспечивает значительное снижение сил резания до 10 Н и снимает проблему применения смазочно-охлаждающих жидкостей – обработка ведется всухую. Это особенность скоростного режима фрезерования, когда скорость подачи и скорость резания существенно выше традиционных, а глубина резания не превышает 1 мм. Производительность такого вида фрезерования существенно выше традиционных режимов и, кроме того, практически не вызывает нагрева детали, так как почти все тепло уходит со стружкой. Практическая значимость разработки заключается в повышении производительности оборудования для фрезерования вафельного фона в топливных баках из алюминиевых сплавов за счет применения высокоскоростного привода на основе кривошипноползунного механизма, который предлагается монтировать вместо штатного шпинделя на крупногобаритных станках фрезерного портального типа. Это позволяет переходить на режимы высокоскоростного фрезерования при силе резания в несколько ньютонов, что позволяет уменьшить вес силовых и движущихся частей привода и кратно повысить скорость подачи.

В воде поверхностных источников могут присутствовать различные соединения железа в растворенной коллоидной и комплексной форме. Содержание железа в воде р. Туры в зависимости от времени года изменяется в пределах 0.12–3.8 мг/дм3. Многообразие форм железа в речной воде в зависимости от внутригодовых изменений требует применения соответствующих технологий его устранения. Удаление большинства соединений железа осуществляется коагулированием и при наличии комплексных соединений – с применением окислителей. По результатам систематических анализов качественных показателей воды р. Туры лаборатории ВОС Метелевского водозабора представлены графические зависимости количественных значений железа: от уровня воды (расхода реки), мутности, цветности, окисляемости и водородного показателя рН. В связи с влиянием формы соединения железа в природной воде на эффективный выбор технологии подготовки воды хозяйственно-питьевого назначения, для различных периодов года в общем железе определены соотношения двух- и трехвалентного железа в речной воде в зависимости от величины окислительно-восстановительного (Eh) и водородного (pH) показателей. Результаты исследования показали, что при подготовке воды необходимо осуществлять ее аэрацию с вводом окислителя. В задачи исследования входило выявление в составе общего железа речной воды соотношения двух- и трехвалентного железа для различных периодов года по величине Eh и pH. Соотношение форм железа в природной воде имеет значение при выборе технологии подготовки воды для хозяйственно-питьевых целей. В результате исследований установлено, что при общем содержании железа в воде р. Туры 0.67 мг/дм3 количество двухвалентного железа составило 60 % и трехвалентного – 40 %.

Ввиду уплотнения и увеличения этажности городской застройки в мире растет число исследований в области защиты зданий и сооружений от сейсмических волн, поскольку распространяющийся в массиве грунта волновой сейсмический фронт способен привести к колоссальным разрушениям и массовым жертвам. Наиболее распространенными методами сейсмозащиты зданий и сооружений в гражданском строительстве в настоящее время являются конструктивные и территориальные способы. Первый метод включает комплекс конструктивных мероприятий, среди которых важное место занимает применение сейсмоизоляторов – специальных устройств, вводимых в фундамент и снижающих инерционные сейсмические воздействия на строительные конструкции. Второй способ предполагает использование различных барьеров на пути распространения сейсмических волн. В последние годы явно обозначилась тенденция поиска новых подходов к территориальной сейсмозащите. Анализ академических баз данных позволил выявить большое число исследований (преимущественно зарубежных), посвященных разработке способов защиты зданий и сооружений от волнового воздействия с помощью различного рода композиционных структур – метаматериалов. Эти способы некоторые исследователи условно делят на две группы: одни выполняют задачи маскировки, когда волновой фронт отклоняется и огибает защищаемый объект, другие создают искусственную теневую зону, в которой сейсмические волны затухают, не оказывая существенного влияния на здания и сооружения. Так как для российской науки разработка сейсмических метаматериалов пока является новым, но, безусловно, перспективным направлением исследований, целью данного обзора была систематизация имеющихся сведений о способах эффективной защиты зданий и сооружений от волновых воздействий.

Авторы рассматривают проблему недостаточной мощности существующих котельных и сетей теплоснабжения в крупных городах, что приводит к перегрузкам и авариям. Модернизация работы систем теплоснабжения направлена на повышение энергоэффективности, экологической безопасности и надежности сетей теплоснабжения. Использование современных технологий позволяет значительно улучшить работу систем теплоснабжения и сделать теплоноситель более доступным и эффективным для потребителей. В целях обеспечения бесперебойной работы объектов в селитебной застройке и эффективной работы тепловых сетей, а также тепловых магистралей, которые расположены в труднодоступных районах со сложным рельефом, авторы предлагают устанавливать или модернизировать повысительные насосные станции. Станции нужны для поддержания требуемых параметров теплоносителя и обеспечения качественным теплоносителем потребителей тепловой энергии. В статье рассмотрен принцип работы насосных станций, приведена функциональная схема автоматизации технологического процесса. Пьезометрические графики, построенные до и после установки повысительных насосных станций, позволяют говорить о положительном эффекте модернизации повысительных насосных станций в системе теплоснабжения. Так, после реконструкции общая производительность насосных групп на подающем и обратных контурах возросла в 1.33 раза, напор в системе – в 1.12 раза.

Целью численных исследований являлась разработка метода повышения надежности многоэтажных зданий с монолитными железобетонными каркасами, основанного на анализе суммарной площади возможного разрушения перекрытий вследствие возникновения аварийных ситуаций и отказа отдельных элементов зданий, расположенных в разных местах в плане и по высоте. Для анализа надежности пространственных железобетонных каркасов на основании принципа единичного отказа отдельной несущей конструкции было введено понятие коэффициента площади разрушения, позволяющего оценить влияние отказа несущего ключевого элемента здания на суммарную площадь разрушения перекрытий здания. В пространственных рамных конструкциях многоэтажных зданий с железобетонным каркасом ключевыми элементами конструктивной системы являются колонны, пилоны, ригели, балки, прочие элементы, участвующие в обеспечении общей устойчивости здания. Повышение надежности каркасного здания в целом предполагается путем введения дополнительного коэффициента надежности по живучести, зависящего от коэффициента площади разрушения. Кроме того, предложен алгоритм анализа и отбраковывания неудачных конструктивных систем каркасных зданий из монолитного железобетона, основанный на оценке излишне высоких коэффициентов площади разрушения здания. На примере двух построенных многоэтажных зданий жилого и общественного назначения с монолитными железобетонными каркасами проведен анализ их конструктивных систем.

В исследовании рассмотрено влияние толщины поперечного и продольных слоев трехслойной плиты из древесины перекрестноклееной на деформации и распределение возникающих растягивающих и сжимающих нормальных напряжений в слоях. В связи с тем, что в настоящее время нет единой методики расчета многослойных материалов с ортотропными свойствами в слоях, исследование проведено с использованием вычислительного комплекса SCAD+ с помощью метода конечных элементов. Исследуемая модель представляла собой составную ортотропную пластину. Были получены, систематизированы и наглядно показаны зависимости значений максимального прогиба и нормальных напряжений от изменения толщины поперечного и продольных ламелей в трехслойной плите из древесины перекрестноклееной при различных граничных условиях. В результате исследования определено, что наибольшее влияние на величину прогиба и нормальных напряжений вдоль пролета оказывают продольные слои плиты. Полученные результаты дают более глубокое понимание взаимосвязи деформативности и распределений напряжений и изменения толщины поперечного и продольного слоев, а полученные закономерности могут быть использованы при проектировании строительных конструкций с применением ДПК.

В основу проектируемой архитектурной среды в большинстве случаев закладывают интересы нейротипичных пользователей, которые не соответствуют потребностям людей с ментальными особенностями. Актуальность использования определенных архитектурных решений для аутичных людей обоснована их чувствительностью к внешним раздражителям, а также статистикой с возросшими показателями диагностики аутизма. В результате анализа теоретических трудов зарубежных исследователей и архитекторов, а также с учетом современной архитектуры для людей с расстройствами аутистического спектра была разработана модель архитектурно-пространственных принципов. В ее основе – пять видов взаимодействия аутичного человека и пространства: ощущение себя в личном пространстве; ощущение себя в общественном пространстве; восприятие пространства вокруг себя; сенсорное ощущение пространства; сенсорная перегрузка. Модель учитывает степень взаимодействия человека и пространства, а также выявляет основные рекомендуемые направления в проектировании для людей с аутизмом: дифференциация, зонирование, последовательность, связь внутренней среды и внешней, конкретные архитектурные решения. Описанный в модели подход к проектированию позволит адаптировать аутичных людей к потенциальному взаимодействию с окружающей средой, а также может оказать благоприятное воздействие на остальные группы пользователей по принципу «эффекта бордюра» (явление, при котором решения, направленные на преобразование условий жизни конкретной уязвимой группы пользователей, помогают обществу в целом). Модель может быть применена в качестве руководства при архитектурном проектировании, а также быть использована для будущих теоретических исследований в данной области.