SCI Библиотека

Объект и цель научной работы. Объектом исследования является процесс движения погруженного тела с расположенной в носовой оконечности рубкой крыловидной формы и кормовым оперением в ледовых условиях на малом заглублении. Цели состоят в определении величины вертикального перемещения тела, возникающего под воздействием подъемной силы и углов дифферента, а также в оценке влияния особенностей формы погруженного тела на параметры генерируемых от движения изгибно-гравитационных волн и их ледоразрушающую способность.

Материалы и методы. Материалом для исследований является методика моделирования, технологии и результаты модельных экспериментов в опытовом ледовом бассейне.

Основные результаты. Проведено экспериментальное исследование влияния крыловидной рубки, горизонтального и вертикального оперения погруженного тела на параметры его движения на малом заглублении и волнообразование.

Заключение. Полученные результаты полезны для стабилизации движения в горизонтальной плоскости погруженного тела, имеющего выступающие части и перемещающегося вблизи нижней поверхности сплошного ледяного покрова с различной скоростью.

При моделировании нестационарных процессов в сплошных средах при помощи параболических дифференциальных уравнений часто встречаются ситуации, когда коэффициент, обеспечивающий связь левой и правой части уравнения, описывается как некоторая функция от множества переменных, включая со-стояния исследуемой среды. Восстановление данной зависимости, как правило, требует решения обратных коэффициентных задач, основанных на известных состояниях среды. На практике это означает, что обратная задача решается, опираясь, помимо прочего, на некоторую невязку между модельными дан-ными и известными наблюдениям. Тем не менее нередки случаи, когда таких наблюдений критически мало во времени, например измерения состояния среды происходят с определенным очень большим временным шагом или вообще только в конце нестационарного процесса. Тогда в ретроспективных наблюдениях присутствуют моменты времени, когда состояние среды неизвестно, ввиду чего для них нельзя определить градиент ошибки и с приемлемой точностью восстановить искомую функциональную зависимость. В данной работе предлагается альтернативный взгляд на проблему восстановления коэффициентов сплошной среды для ситуаций, когда известных состояний среды значительно меньше, чем неизвестных. Непрерывный нестационарный процесс был рассмотрен, как дискретный, развивающийся во времени, и была предложена рекуррентная функция смены дискретных состояний. На основе данной функции был предложен численный метод интерполяции градиента ошибки между ожидаемым и фактическим состояниями среды внутри двух любых известными состояний. Был продемонстрирован процесс восстановления дискретных значений коэффициентов в отдельные моменты времени при помощи метода стохастического градиентного спуска на основе численной модели обобщен-ного параболического уравнения с произвольным внешним воздействием на границе.

Потребление электроэнергии является ключевым фактором устойчивого развития в энергетической отрасли, и точное прогнозирование его изменений имеет важное значение для эффективного управления большими электро-энергетическими системами и ресурсами. Целью данного исследования является разработка математической (регрессионной) модели для прогнозирования поведения электропотребления на каждый час следующих суток для энергосбытовых компаний современными методами машинного обучения и искусственного интеллекта. Рассматриваются различные методы искус-ственного интеллекта, применяемые для моделирования и прогнозирования потребления электроэнергии. К этим методам относятся: линейная модель, случайный лес и две реализации градиентного бустинга над решающими деревьями. Научный подход, основанный на технологии искусственного интеллекта Boosting, позволяет максимально снизить ошибку прогнозирования электропотребления в крупных энергетических компаниях. Авторами разработана новая, полезная и качественная регрессионная модель, адекватно описывающая экспериментальные данные по потреблению электроэнергии за каждый час суток. Выполнено тестирование разработанной регрессионной моде-ли на реальных производственных данных энергетической компании. Проведенное исследование и полученные результаты позволяют авторам сделать вывод о том, что разработанная математическая модель методом машин-ного обучения LightGBM может быть использована энергосбытовыми компаниями для почасового планирования электропотребления при подаче заявок на оптовый рынок электроэнергии и мощности (ОРЭМ) на несколько дней вперед. Исследование было выполнено на языке программирования Python.

В настоящее время алюминиевые сплавы нашли свое применение во многих отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая, судостроительная, химическая, машиностроительная и пр. Внедрение технологии электродугового выращивания в производственный цикл изделий из алюминиевых сплавов позволяет значительно снизить временные и материальные издержки. Серьезной проблемой при использовании аддитивных технологий является анизотропия свойств. Как правило, в направлении наплавки слоев (вдоль оси X) свойства на растяжение выше, чем в направлении выращивания (вдоль оси Z). Одним из способов снижения уровня анизотропии является использование альтернативных стратегий выращивания. Данное исследование направлено на установление зависимости свойств материала от стратегии наплавки слоя.

Цель — исследование влияния стратегии наплавки слоя на формирование, структуру и свойства толстостенных элементов при электродуговом выращивании из алюминиевого сплава ER5356.

Материалы и методы. Для достижения поставленной цели были изготовлены образцы со следующими стратегиями наплавки: линейные колебания перпендикулярно направлению выращивания, линейные колебания под углом 45 градусов относительно направления выращивания, эллиптические колебания вдоль направления выращивания, а также змейка перпендикулярно направлению выращивания. В работе исследовались структура и механические свойства образцов, полученных электродуговым выращиванием с различной стратегией заполнения.

Результаты. С точки зрения формирования стратегии с линейными колебаниями под углом 45 градусов относительно направления выращивания (стратегия 2) и эллиптическими колебаниями вдоль направления выращивания (стратегия 3) в местах начала/завершения процесса имели нестабильности. Качество боковой поверхности у образцов 2, 3 и 4 находится на одном уровне, у образца 1 — чешуйчатость более выраженная. Минимальный уровень анизотропии равный 4 % был достигнут при использовании первой стратегии. Для трех остальных стратегии этот показатель находился в диапазоне от 10,2 до 14,2 %. Пористость образцов при всех четырех стратегиях не превышала 1 % по площади сечения. Снижение уровня механических свойств в направлении оси Z связано с наличием хрупких фаз на границах между слоями (стратегии 2 и 3) и несплавлением слоев между собой (стратегия 4).

Выводы. Полученные результаты показали, что стабильное формирование обеспечивают только стратегии с линейными колебаниями перпендикулярно направлению выращивания и со змейкой. В двух других наблюдаются нестабильные участки на краях образца. При этом качество боковой поверхности близко на всех четырех образцах. Также стоит отметить, что необходимый уровень механических свойств с малой анизотропией был достигнут только при использовании стратегии с линейными колебаниями перпендикулярно направлению выращивания.

Никелевые сплавы применяются в различных отраслях благодаря привлекательным механическим свойствам. Никелевые сплавы также активно используются в аддитивном производстве для получения сложнопрофильных изделий. Метод прямого лазерного выращивания сопряжен с высокими скоростями нагрева и охлаждения, на которые можно влиять с помощью параметров выращивания, таких как мощность лазерного излучения и скорость выращивания.

Цель — получение диффузионно-кинетической модели для расчета размера интерметаллидной фазы при различных режимах прямого лазерного выращивания в никелевых сплавах.

Материалы и методы. Рассмотрена модель для расчета размера интерметаллидной фазы в никелевом трехкомпонентном сплаве при условии химической реакции только легирующих элементов друг с другом.

Результаты. Расчет размера интерметаллидной фазы позволит прогнозировать механические свойства изделий при прямом лазерном выращивании до фактического получения изделий. Следующим шагом является валидация данной диффузионно-кинетической модели при условии химической реакции только легирующих элементов друг с другом.

Выводы. В работе представлена модель для расчета размера интерметаллидной фазы из легирующих элементов в трехкомпонентном никелевом сплаве. Модель поможет в прогнозировании размеров интерметаллидов и, следовательно, в прогнозировании механических свойств изделий.

Создание металлокерамических материалов представляет собой комплексную задачу, где управление структурно-фазовым составом играет ключевую роль в достижении требуемых физико-механических свойств. В работе изучается влияние температуры предварительного нагрева подложки на структурно-фазовый состав и микротвердость титаноматричных композитов, полученных методом прямого лазерного выращивания. Основной проблемой создания металлокерамических композитов является горячее растрескивание. Применение предварительного нагрева подложки является перспективным подходом к снижению термических напряжений и минимизации дефектов, таких как трещины и поры. Разработка технологий формирования бездефектных металлокерамических композитов имеет особую значимость для авиационной и аэрокосмической отрасли.

Цель — экспериментально исследовать влияние модуля предварительного нагрева подложки на фазовый состав, микроструктуру и микротвердость металлокерамического композита Ti-6Al-4V/B₄C, полученного методом прямого лазерного выращивания. На основе комплексного анализа продемонстрировать технологическую эффективность применения подогрева подложки для формирования металлокерамических покрытий без трещин и пор.

Материалы и методы. Для создания композитных материалов используется метод прямого лазерного выращивания с применением модуля предварительного нагрева подложки. Для комплексного изучения данного явления используется синхротронное излучение наряду с традиционными методами диагностики микроструктуры.

Результаты. Сравнительный анализ микроструктуры, фазового анализа и распределения микротвердости не выявил существенных изменений при использовании предварительного нагрева подложки.

Выводы. Экспериментальные данные позволяют сделать вывод о том, что предварительный подогрев подложки может быть использован как модификация метода прямого лазерного выращивания. Использование предварительного нагрева открывает возможность получения бездефектных композитов в широком диапазоне режимов лазерного воздействия.

В данной работе рассмотрена проблема подачи порошкового материала для систем лазерной наплавки в соответствии с требованиями цифровизации современного производства, представлен обзор существующих конструкций, их преимущества и недостатки. Целью обзора было по имеющимся литературным данным представить концепцию системы подачи порошка, повышающую общую технологичность, контроль и автоматизацию процесса наплавки. Рассмотрены основные проблемы систем подачи порошкового материала, приводящие к определенным технологическим трудностям современного производства и повышающие долю последующей механической обработки в технологическом процессе, а также пути решения проблем порошковой подачи материала в зону лазерной наплавки. Представлены ключевые аспекты, связанные с работой систем подачи порошкового материала, приводятся рекомендации для проектирования оптимальной системы подачи порошкового материала в зону лазерного воздействия, приближающей технологию порошковой наплавки к системам, соответствующим индустрии 4.0. На основе обзора предложена концепция системы подачи порошка, повышающая общую технологичность, контроль и автоматизацию процесса наплавки. Цифровизация процесса достигается за счет использования системы датчиков и снижения инерционности процесса подачи порошкового материала путем оптимизации конструкции подающего механизма и места расположения дозирующего узла в системе порошковой лазерной наплавки.

В России активно развиваются технологии электродугового выращивания и прямого лазерное выращивания, находящие применение в различных отраслях. Электродуговое выращивание привлекает внимание благодаря своей экономичности и использованию стандартной роботизированной сварочной ячейки.

Цель — исследование возможности применения CAM-системы СПРУТКАМ (CAM ― Computer Aided Manufacturing) для автоматизации процесса генерации управляющих программ для электродугового выращивания металлических изделий.

Материалы и методы. На примере изготовления реплики средневекового топорища продемонстрированы этапы подготовки 3D-модели, создания цифрового двойника оборудования, построения траектории движения инструмента и генерации управляющей программы.

Результаты. Полученная из СПРУТКАМ управляющая программа была загружена в контроллер робота-манипулятора и выполнена без ошибок. В результате выполнения управляющей программы была выращена заготовка топорища. Проанализированы результаты эксперимента, выявлены основные проблемы и предложены пути их решения.

Выводы. Исследование показало, что СПРУТКАМ может быть успешно использован для автоматизации процесса выращивания получаемых изделий, однако требует дополнительной настройки и оптимизации параметров.

Как правило, в специализированных работах исследуется влияние фазовых флуктуаций принимаемых сигналов в радиолокационных станциях с синтезированной апертурой антенной на разрешение по азимуту и точность определения азимута неподвижных движущихся наземных объектов при произвольных траекториях полета летательного аппарата без учета аддитивных помех.

Цель — определить степень влияния аддитивных помех и фазовых флуктуаций на разрешающую способность и точность определения азимута радиолокационной станции с синтезированной апертурной антенной при произвольной траектории движения летательного аппарата и наземных объектов.

Материалы и методы. Рассмотрено и проанализировано влияние фазовых флуктуаций и аддитивных помех на основные характеристики синтезированной апертурой антенны при произвольной траектории летательных аппаратов и наземных объектов.

Результаты. Получены соотношения для оценки разрешающей способности и точности определения азимута в радиолокационной станции с синтезированной апертурной антенной в условиях воздействия фазовых флуктуаций отраженного сигнала и аддитивных помех при произвольной траектории движения летательного аппарата и наземных объектов.

Выводы. Показано, что в условиях воздействия аддитивных помех математическое ожидание и дисперсия углового положения объекта, а также длительность выходного сигнала по угловому параметру зависят от соотношения энергетических характеристик этого шума и отраженного сигнала.