ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ: НАУКА И ПРОИЗВОДСТВО

В данной работе рассматриваются методы машинного обучения и численного моделирования для анализа подводных сигналов, возникающих в результате механических воздействий. В ходе исследования был применен метод конечных элементов для создания точной математической модели, описывающей поведение подводного кабеля под влиянием различных внешних факторов. Для численного моделирования использовался программный комплекс COMSOL Multiphysics. В результате моделирования были получены сигналы вибрационных колебаний, которые затем были использованы для более детального анализа. Для исследования сигналов использовался метод опорных векторов, представляющий собой мощный инструмент для обработки данных, особенно в контексте анализа изображений. В результате был проведен эксперимент по классификации изображений вибрационных сигналов с применением метода опорных векторов, который продемонстрировал высокую степень точности в распознавании сигналов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что разработанный алгоритм может использоваться для мониторинга и анализа состояния подводной кабельной инфраструктуры.

В работе рассматривается динамика движения тела, движущегося вдоль упругой балки. Целью работы является математическое моделирование динамики системы «твердое тело – упругая балка» с учетом силового взаимодействия указанных тел в двух точках соприкосновения. На основе теории балок Эйлера– Бернулли и общих теорем динамики построены уравнения движения системы «твердое тело – упругая балка» в частных производных. С помощью метода Бубнова–Галёркина получено обыкновенные дифференциальные уравнения для весовых коэффициентов приближенного решения уравнения в частных производных. По результатам численного интегрирования уравнений получены зависимости прогиба и угла поворота поперечного сечения упругой балки от времени. В отличие от ранее используемых, разработанная модель позволяет учесть влияние силового воздействия подвижного твердого тела на изгиб упругой балки. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и изготовлении новых транспортных систем.

Исследование посвящено оценке, формированию и коррекции динамических состояний технических объектов с расчетными схемами в виде механических колебательных систем в условиях малых вынужденных колебаний. Основная цель – разработка математических моделей вибрационных испытаний методом многоточечных вибрационных возбуждений. Используются методы теории колебаний, теоретической механики, теории автоматического управления. Основой построения математических моделей служит структурный подход, в рамках которого механической колебательной системе сопоставляется эквивалентная в динамическом отношении структурная схема системы автоматического управления. Применяются передаточные функции для оценки, формирования и коррекции динамических состояний. Разработан подход построения испытательных стендов с многоточечным вибрационным возбуждением. Показано, что одним из режимов вибрационного возбуждения является динамическое состояние, когда испытуемый технический объект служит динамическим гасителем колебаний, а система вибрационных возбудителей колебаний работает в режиме динамического гашения.

В рамках данной работы ставится задача моделирования протеза ноги ниже колена с пружинной системой сгиба отдельных частей: предплюсна, плюсна, фаланги. Рассматривается конструкция протеза ниже колена с системой, оказывающей помощь при ходьбе с помощью пружин, позволяющей пользователю осуществлять ходьбу идентичной человеческой походке и сглаживать переходы между движениями предплюсны, плюсны и фаланг. Протез имеет возможность сгибаться в районе соединения фаланг пальцев, что позволяет пользователю быстрее привыкнуть к изделию. Результаты компьютерного моделирования конструкции протеза в САПР Solidworks показали, что жесткость конструкции при нагружении статической вертикальной силой равной 488 Н будет равна 65,5 кН/м. По результатам расчета динамики стопы предельное значение осевой жесткости пружин составляет 70 кН/м. В качестве одних из возможных материалов для изготовления пружин предплюсны и фаланг протеза могут быть использованы сталь 35Г2, 40Г2 и др. Указанные материалы обеспечивают стабильную работу протеза ноги. Полученная модель стопы может быть использована при проектировании биопротезов медицинского назначения.