ivdon3@bk.ru
В работе представлен обзор исследований по теме особого предельного состояния, представляющих интерес для развития теории и практического применения. В кратком виде представлены результаты основных работ, не утративших актуальность. Выделены перспективные направления развития для совершенствования теории особого предельного состояния: 1) Учет в расчетах жесткости узловых сопряжений, отдельных элементов конструкций. 2) Учет совместности работы сборных и сборно-монолитных конструкций, в том числе сдвиговой жесткости составных сечений. 3) Учет временного и пространственного характера воздействия. 4) Работа по расширению применения теории вне расчетов на прогрессирующее обрушение.
Ключевые слова: особое предельное состояние, особые воздействия, железобетон, деформативность, критерии особого предельного состояния
В статье описываются результаты исследования возможности детектирования растений подсолнечника по фотографиям произведенным БПЛА. Решение данной проблемы позволит обеспечить автоматизированный контроль за важным сельскохозяйственным параметром – густотой всходов. Задача усложняется ограниченно малым объемом обучающей выборки и «возмущениями», связанными с засоренностью поля. В результате получено, что нейронная сеть YOLOv5m способна на выборке из 122 картинок качественно детектировать растения с ошибкой обучения 0.077%. Искусственное увеличение выборки до 363 фотографий снижает ошибку обучения до 0.063%. Возмущения снижают эффективность детектирования растений подсолнечника на тестовых изображениях. Повысить эффективность детектирования можно как за счет добавления оригинальных изображений в обучающую выборку, так и за счет ее искусственного увеличения.
Ключевые слова: детектирование, YOLOv5, подсолнечник, густота всходов, нейронная сеть
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Рассмотрены результаты, полученные в ходе экспериментальных исследований, прогибов железобетонных стоек двух гибкостей λh=10 и 20, испытанных при трех эксцентриситетах приложения нагрузки е0=0; 2,0см (0,16h) и 4,0см (0,32h). Выполнены теоретические расчеты прогибов согласно действующего свода правил (СП 63.13330.2018). На основании экспериментальных данных и результатов расчета было установлено, что значения теоретических прогибов существенно отличаются от экспериментальных. Был выполнен анализ влияния эксцентриситета приложения нагрузки и гибкости образцов на сходимость теоретических и экспериментальных значений прогибов образов, рассмотрены возможные причины несовпадения и разработаны предложения по совершенствованию расчетной методики.
Ключевые слова: бетон, железобетон, сжатые элементы, гибкость, эксцентриситет, вторая группа предельных состояний, прогиб
В рамках работы выполнен подробный анализ работы под нагрузкой конструкций хомутовых лесов и систематизированы особенности учета нагрузок и воздействий при выполнении прочностных расчетов. В статье проанализировано напряженно-деформированное состояние свободностоящих лесов. Предложен алгоритм расчета свободностоящих лесов с учетом особенностей конструктивных схем блоков, неуказанных в нормативной литературе. По результатам анализа данных серии численных экспериментов предложены конструктивные мероприятия по обеспечению несущей способности, жесткости и устойчивости против опрокидывания пространственных блоков свободностоящих лесов, которые позволят устанавливать блоки с отношение высоты к габаритным размерам, превышающим значение 3,5:1 на открытых площадках (снаружи зданий и сооружений) без крепления к существующим конструкциям.
Ключевые слова: стальные строительные леса, хомутовые леса, напряженное-деформированное состояние, конструктивные решения, устойчивость, несущая способность, нелинейный расчет, пространственный свободностоящий блок, расчаливание, внецентренное сопряжение элементов
Представлены результаты исследований влияния минеральных добавок природного и техногенного происхождения на некоторые свойства мелкозернистых бетонов при введении от 10 до 25% от массы цемента минеральной добавки взамен либо части цемента при увеличении величины В/Ц, либо части песка при неизменном значении величины В/Ц. Выявлено незначительное, до 3%, изменение средней плотности бетона. Снижение начального модуля упругости от 4 до 14% зафиксировано при замене части цемента, при этом повышение предела прочности на растяжение при изгибе, в зависимости от дозировки, составило до 26% (маршаллит) и 6% (шлам химводоочистки), а снижение предела прочности на сжатие составило от 10 до 22%. При замене части песка зафиксировано повышение до 10% начального модуля упругости, предела прочности при изгибе от 19 до 38% (маршаллит) и до 11% (шлам химводоочистки). Повышение предела прочности на сжатие, в зависимости от вида и дозировки добавки составило от 8 до 20%. Существенного влияния добавок на характер пористости цементного камня не выявлено.
Ключевые слова: минеральная добавка, мелкозернистый бетон, предел прочности, модуль упругости, усадка, водопоглощение
Векторными полями в акустике океана называют поля колебательной скорости и плотности потока мощности. Методами векторного анализа проводится теоретический анализ и классификация особых точек в гидроакустическом волноводе. Моделирование поля потока мощности осуществляется как произведение полей давления и компонент поля вектора колебательной скорости. Поля давления и колебательной скорости вычисляются методом нормальных волн. Осуществляется моделирование поля потока мощности в гидроакустических волноводах с различными профилями скорости звука и различными акустическими свойствами дна. Выявляются некоторые закономерности расположения особых точек.
Ключевые слова: гидроакустический волновод, поле давления, поле колебательной скорости, поле потока мощности, сингулярные точки
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.7 - Акустика
Рассмотрена задача синтеза параметров системы управления приводом ответственного узла строительного 3Д-принтера – шнекового дозатора печатающей головки с использованием метода нейро-нечеткого управления. Описан алгоритм построения интеллектуальной системы управления приводом. Получена обучающая выборка по данным переменных, определенных в результате моделирования системы автоматического управления с непрерывным пропорционально-интегрально-дифференцирующим (ПИД) регулятором. Обучение нейро-нечеткой системы вывода в программной среде MATLAB выполнено с использованием гибридного метода. Получены переходные характеристики системы управления с непрерывным и нейро-нечетким пропорционально-дифференцирующим (ПД) регуляторами. Определены прямые показатели качества рассмотренных систем управления, а также проведен анализ этих результатов. Использование нейро-нечеткого управления приводом шнекового дозатора печатающей головки 3Д-принтера позволило получить желаемый переходный процесс, подтвержденный в результате вычислительного эксперимента.
Ключевые слова: 3D-принтер, привод шнекового дозатора, печатающая головка, бетонная смесь, передаточная функция, пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор, нейро-нечеткая система вывода
2.1.7 - Технология и организация строительства , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Рассмотрено моделирование процесса раздачи профильных нефтяных труб в скважине посредством конусного пуансона и выполнено на этой основе определение силы, необходимой для его проталкивания. Найдено нормальное усилие на один выступ профиля трубы. Учтено изменение сопротивления деформации и геометрии профиля при раздаче. Определен оптимальный угол конусности и выбраны геометрические параметры пуансона, включающие наибольший и наименьший диаметры и его длину. Приведен числовой пример расчета по полученным формулам, который показывает техническую осуществимость процесса.
Ключевые слова: раздача, нефтяные профильные трубы, усилие на выступ, уравнение равновесия, сопротивление деформации, геометрия инструмента, числовой пример
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Активное применение в производстве строительных материалов отходов после реновации жилья является актуальным и перспективным направлением, т.к. снижается нагрузка на логистику по поставке инертных материалов, уничтожаются свалки и площадки хранения отходов, снижается себестоимость строительных материалов из вторичного сырья. Применение переработанного боя глиняного кирпича позволяет не только решить проблему утилизации твердых отходов, но и уменьшить экологический ущерб, наносимый окружающей среде человечеством от чрезмерного освоения природных ресурсов. Тонко измельченный кирпичный бой обладает пуццолановыми свойствами и может применяться, как добавка в цементную смесь, а крупная фракция применяется в заполнителях цементных композиций.
Ключевые слова: лом глиняного кирпича, реновация, подготовка, пуццолановая активность, гидравлическая активность, вяжущее, твердение, заполнитель, раствор, прочность
В работе рассмотрена математическая модель процесса ионно-лучевого травления. Рассмотрено нелинейное дифференциальное уравнение ионно-лучевого травления первого порядка. Установлено, что модельное уравнение ионно-лучевого травления может быть сведено к однородному уравнению Монжа-Ампера. Для этого уравнения предъявлены некоторые классы точных решений. Методом функционального разделения переменных получено степенное решение, которое зависит лишь от набора констант и не содержит произвольных функций. Так же найдены решения, которые линейно зависит от произвольных функции от координатной переменной и от временной переменной. Сформулированы предположения и явные условия как из семейств решений уравнения Монжа-Ампера выделить решения, соответствующие рассматриваемому модельному процессу. Указан класс нелинейных уравнений в частных производных первого порядка, которые также могут быть сведены к уравнению Монжа-Ампера. Установлены ограничения на скорость травления, которые позволяют свести уравнение ионно-лучевого травления к линейному гиперболическому уравнению второго порядка, для которого методом разделения переменных удается получить решение в виде ряда Фурье.
Ключевые слова: уравнение ионно-лучевого травления, уравнение Монжа-Ампера, модельные решения, точные решения
1.1.2 - Дифференциальные уравнения и математическая физика , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассматриваются концептуальные и практические направления применения BIM-технологий при выполнении работ по обследованию и восстановлению зданий и сооружений, пострадавших в результате чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, а также при моделировании последствий стихийных бедствий или техногенных катастроф. Отдельно рассмотрены способы применения программных комплексов BIM при пожарах, землетрясениях, наводнениях, подтоплениях, а также при организации эвакуации людей и оценке поврежденных конструкций зданий.
Ключевые слова: чрезвычайные ситуации, восстановление объектов, BIM-технологии, техногенные катастрофы, стихийные бедствия, обследование зданий
В статье предлагается методика оптимизации трехгранных решетчатых башенных сооружений по критерию минимума массы с учетом ограничений по прочности, предельной гибкости элементов, устойчивости, а также отсутствию резонансного вихревого возбуждения. Рассматривается решетчатая башня с поперечным сечением элементов в виде круглых труб, состоящая из двух секций. Варьируемыми параметрами выступают ширины башни, высота нижней секции, внешние диаметры поперечного сечения элементов, количество панелей в нижней и верхней секциях. Решение задачи нелинейной оптимизации выполняется в среде MATLAB. Для решения задачи нелинейной оптимизации используется метод суррогатной оптимизации. В начальном приближении масса башни составляла 2 т. В результате оптимизации массу удалось снизить более чем в 2 раза.
Ключевые слова: решетчатые башни, метод конечных элементов, суррогатная оптимизация, резонансное вихревое возбуждение
Рассматривается алгоритм разработки проекта на консервацию объекта культурного наследия. Даются рекомендации проведения работ по сохранению руинированного храма для возможности его дальнейшего восстановления. Приводится реальный пример обследования объекта регионального значения «Храм Архистратига Михаила» (Белгородская область, Валуйский район, с. Подгорное).
Ключевые слова: консервация, объект культурного значения, обследование, строительные конструкции, руинированный храм
В данной статье предложен способ автоматизации работ по разработке календарного плана строительства на базе BIM-модели. В качестве примера был использован проект нефтяной кустовой площадки, разработанный ООО «ВолгаТЭКинжиниринг» в Ханты-Мансийском автономном округе в 2019 году.
Ключевые слова: строительство, информационное моделирование зданий, BIM, 3D, 4D, 5D, календарный график, смета
2.1.7 - Технология и организация строительства , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Предлагается вариант математической модели задачи оптимального раскроя полубесконечной полосы материала с возможностью поворота заготовок на 90 градусов. Рассматриваются двумерные заготовки, близкие к форме прямоугольника или вписанные в прямоугольник. Формализован процесс пересчета базовых размеров заготовок. Показано, что приращения длины и ширины прямоугольной заготовки могут быть определены различными способами. Разработанные математические модели ориентированы в основном на решение проблем небольших предприятий и производство несложных по форме изделий. Даны рекомендации по программной реализации модели раскроя.
Ключевые слова: математическая модель, оптимизация, оптимальный раскрой полубесконечной полосы, прямоугольные заготовки, пересчет размеров заготовок, поворот заготовок на 90 градусов
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ