Журнал является ежеквартальным научным изданием. В выпусках журнала публикуются научные статьи ученых, аспирантов и соискателей ученых степеней, студентов по актуальным проблемам различных отраслей науки, содержащие результаты собственных исследований авторов. Редакционная коллегия издания сформирована из ведущих российских и зарубежных ученых, представляющих академическое и вузовское сообщество.
Издательство "Институт системных технологий"
Анализ твердотельных моделей с использованием напряжений в центре конечных элементов
При выполнении прочностных расчетов строительных конструкций на компьютере в программных комплексах, основанных на методе конечных элементов, для обоснования правильности полученных данных необходимо использовать разные конечно-элементные модели. Модели пространственной задачи теории упругости являются наиболее информативными, но трудоемкими при их анализе. Данная работа является продолжением численного эксперимента по выяснению правильного выбора места действия напряжений в объемных конечных элементах первого порядка твердотельных моделей при вычислении изгибающих моментов. В первой части работы было доказано, что использование в расчете напряжений, действующих на гранях конструкции в звезде элементов узла, обеспечивает необходимую точность вычислений, но требует анализа значительного количества данных. Целью работы является выяснение возможности при вычислении изгибающих моментов в твердотельных моделях использовать усредненные напряжения, действующие в центре крайних конечных элементов с учетом применения весовых коэффициентов поперечного сечения. Методика выполнения работы предусматривает сравнение изгибающих моментов, вычисленных по усредненным нормальным фибровым напряжениям в модели косоизгибаемой бетонной консольной балки сечением 300х600(h) мм, длиной 1800 мм. Модель выполнена из изопараметрического восьмиузлового конечного элемента первого порядка кубической формы с размером ребра 50 мм библиотеки ВК SCAD++ с регулярной сеткой конечно-элементного разбиения. Численный эксперимент показал хорошую сходимость результата, отклонения от аналитического расчета составили: -1,73% и +1,13 %. Практическая значимость работы состоит в том, что при вычислении изгибающих моментов в твердотельных компьютерных моделях, состоящих из объемных конечных элементов первого порядка, удобно использовать напряжения, действующие в центре крайних конечных элементов с учетом применения весовых коэффициентов поперечного сечения. Такой подход позволяет значительно сократить объем вычислений по сравнению с анализом данных звезды элементов узла.
напряжения, изгибающие моменты, конечно-элементная модель, звезда элементов узла, центр конечного элемента, объемные конечные элементы, сходимость результата, весовой коэффициент сечения
Влияние биогенных элементов на скорость биологической очистки сточных вод
Скорость биологической очистки сточных вод определяется ростом и ферментативной активностью микробных сообществ активного ила и биоплёнки и зависит от обеспеченности биогенными элементами – углеродом, азотом, фосфором – и микроэлементами. Цель работы – количественная характеристика влияния биогенной обеспеченности на кинетику очистки и разработка алгоритма коррекции состава сточных вод. Модельный эксперимент поставлен на трёх типовых объектах: городских очистных сооружениях с умеренным дефицитом фосфора, локальных сооружениях молокоперерабатывающего предприятия с резким совместным дефицитом азота и фосфора и анаэробном UASB-реакторе с дефицитом кобальта и никеля. На каждом объекте после ввода корректирующей добавки до целевого соотношения БПК:N:P = 100:5:1 либо до восполнения микроэлементов на протяжении 14–20 суток фиксировались скорость окисления, иловый индекс, остаточные концентрации загрязнителей, а для анаэробного реактора – удельный выход метана и концентрация летучих жирных кислот. Установлено, что адресное восполнение дефицитного элемента восстанавливает кинетику процесса в пределах одной–двух недель: при умеренном дефиците фосфора скорость очистки по БПК выросла более чем вдвое, при совместном дефиците азота и фосфора объёмная скорость удаления БПК – приблизительно в шесть раз, при дефиците кобальта и никеля восстановлен ранее остановившийся метаногенез. Новизна работы состоит в сопоставлении конкретных видов биогенного дисбаланса с измеренным откликом разнотипных систем и в формулировке алгоритма диагностики и коррекции биогенного питания, пригодного для повышения пропускной способности очистных сооружений без их реконструкции.
Оптимизация волоконно-оптических датчиков на расстоянии
В статье выполнен детальный анализ уязвимостей различных типов ВОД (точечных на основе волоконных Брэгговских решеток – FBG, и распределенных – рефлектометров OTDR) к деградации сигнала на расстоянии. Установлено, что для распределенных систем доминирующим фактором, снижающим пространственное разрешение, является хроматическая дисперсия, в то время как для точечных датчиков критичным становится совокупное влияние затухания и шума усиления. Научная новизна исследования заключается в предложении оригинальной комбинированной схемы, интегрирующей гибридный каскад усиления на основе эрбиевого волоконного усилителя (EDFA) и распределенного Рамановского усилителя, в совокупности с адаптивным блоком компенсации дисперсии на базе программируемых Брэгговских решеток с электронной обратной связью. В отличие от известных аналогов, данная схема обеспечивает не просто увеличение мощности сигнала, но и целенаправленное подавление шумовой составляющей и динамическую коррекцию дисперсионных искажений, адаптируясь к изменяющимся параметрам волокна. Практическая значимость исследования определяется тем, что на основе численного моделирования продемонстрировано, что внедрение разработанного метода позволяет для модели распределенного акустического датчика (DAS) на дистанции 150 км повысить отношение сигнал/шум на 4.8 дБ и сохранить пространственное разрешение на уровне ±3.5 метра, что недостижимо для классических систем с дискретным усилением. Полученные результаты открывают возможности для создания экономически эффективных систем мониторинга сверхбольшой протяженности с повышенной надежностью, востребованных в нефтегазовом секторе, энергетике и на объектах транспортной инфраструктуры.
Методика анализа данных интернета вещей для гидротехнических сооружений III и IV классов опасности на основе математического планирования эксперимента
В исследовании представлена методика анализа (оценки) данных интернета вещей (IoT) для гидротехнических сооружений III и IV классов опасности, основанная на математическом планировании эксперимента для функции фильтрационного расхода. Актуальность работы обусловлена необходимостью обеспечения безопасности малых ГТС при жёстких бюджетных ограничениях, когда традиционные системы мониторинга с большим количеством датчиков экономически нецелесообразны. Предложен подход, использующий дробный факторный эксперимент типа 2k−p для оптимального размещения IoT-датчиков, что позволяет сократить их число на 40–60% по сравнению с равномерной сеткой без потери информативности. Разработана регрессионная модель для функции отклика – фильтрационного расхода, включающая главные эффекты и парные взаимодействия факторов (уровень воды, температура, время эксплуатации, осадки). Критерием предаварийного состояния служит анализ остатков с порогами, дифференцированными по классам опасности: для III класса — 2σ (предавария) и 3σ (авария), для IV класса — 3σ и 4σ, соответственно. В качестве дополнительного диагностического признака используется мониторинг динамики коэффициентов парных взаимодействий. Разработан алгоритм анализа данных, полученных с помощью IoT. Методика может быть использована владельцами действующих ГТС без значительных капитальных затрат в оперативном порядке.
математическое планирование эксперимента
Концепция «нулевой смертности» (Vision Zero) в городском транспортном планировании: международный опыт инженерных решений.
В статье анализируется шведская концепция «Vision Zero», которая с 1997 года рассматривает любую гибель человека в дорожном движении как устранимый системный дефект, а не как неизбежную плату за мобильность. Цель работы – выявление и систематизация наиболее результативных инженерно-средовых мер, доказавших на международном уровне свою способность радикально снижать летальность ДТП. Исследование опирается на открытые базы данных ВОЗ, профессиональные руководства NACTO и FHWA, а также на детальный разбор успешных городских кейсов: Хобокена, Стокгольма и Амстердама. В результате выделены три группы решений: скоростное регулирование через геометрию улицы (шиканы, дорожные диеты, берлинские подушки), защита перекрестков (дейлайтинг, голландская схема) и разделение встречных потоков на магистралях (система «2+1» с тросовым ограждением). Показано, что снижение разрешённой скорости до 30 км/ч в сочетании с физическими элементами принудительного сдерживания снижает смертность на 45–90 %. Отдельное внимание уделено феномену Хобокена, где комплекс средовых и режимных мер позволил избежать ни одного летального исхода на протяжении девяти лет. Дополнительно рассмотрен вклад дизайна архитектурной среды – цветовых и тактильных покрытий, озеленения, малых форм, адаптивного освещения – в формирование безопасной уличной сети. Результаты могут быть применены при разработке региональных программ дорожной безопасности и корректировке градостроительных норм.
Как советский микрорайон воспроизводит ошибки, описанные Джейн Джекобс в книге «Смерть и жизнь больших американских городов»
В своей книге «Смерть и жизнь больших американских городов» [1] Джейн Джекобс на примере американских городов описывает четыре основных принципа успешного городского планирования: смешанное использование территорий, короткие кварталы, разнообразная застройка и высокая плотность людей на улице. В статье выводы подкрепляются сценариями повседневной жизни, наблюдениями за городскими улицами и статистическими данными. Анализ этих принципов показывает, что советская застройка «спальных» районов нарушает каждый из них. Оглядываясь на опыт советских градостроителей, можно выявить системные проблемы существующих микрорайонов и учесть их при проектировании современной городской среды. В статье разобраны четыре ключевые ошибки, указанные Джейн Джекобс.
Актуальные типы общественных пространств в малых исторических поселениях на реке Дон в Ростовской области
В статье рассмотрен один из современных типов общественных пространств для малых исторических поселений – универсальные информационно-культурные центры («коммьюнити-центры»). Выявлено место универсальных информационно-культурных центров в структуре малого исторического поселения. Обобщен мировой опыт проектирования подобных центров в малых поселениях. Также рассмотрены варианты функционального современного событийного цифрового наполнения универсальных информационно-культурных центров. В заключении обозначены принципы, на которых базируется концепция внедрения универсальных информационно-культурных центров в структуру архитектурно-композиционного каркаса в малых исторических поселениях Ростовской области.
универсальные информационно-культурные центры
Принципы ревитализации историческох центров уральских городов-заводов под музейный квартал
Статья посвящена изучению принципов интеграции бывших промышленных зданий в историческую городскую ткань путем приспособления их под музейно-просветительскую функцию. Ключевые подходы и методы сохранения культурного наследия депрессивных территорий, представленные в исследовании, способствуют устойчивому развитию данных зон в функциональную городскую среду. При разработке концепции ревитализации среды необходимо использовать комплексный подход к формированию пространства, комплексный анализ территорий и анализ мирового и отечественного опыта ревитализации мест со схожими характеристиками. На основе полученных результатов для ревитализации территорий и объектов, можно разработать проектную модель, применимую повсеместно на схожие объекты. Разработанные подходы раскрывают потенциал исторических мест городов-заводов и обеспечивают их адаптацию к современным функциям.
Пономарев А. В. Александр Валентинович Пономарев
Численное моделирование ослабления поверхностных волн Рэлея при экранировании свайным барьером
В статье представлено численное моделирование ослабления поверхностных волн Рэлея при экранировании локализованным свайным барьером в линейно-упругой среде. Моделирование выполнено в квазитрехмерной постановке в программном комплексе SIMULIA Abaqus с использованием явных методов интегрирования уравнений движения. Рассмотрены варианты с различной плотностью материала сваи при неизменных упругих характеристиках, что позволило оценить влияние контраста плотностей на характер распространения волнового поля. Анализ проведен по временным реализациям вертикальных перемещений в контрольной точке и по пространственным распределениям модуля перемещений в приповерхностной зоне. Установлено, что наличие свайного барьера приводит к снижению амплитуды колебаний в зоне за препятствием и вызывает фазовое запаздывание сигнала по сравнению с однородной средой. Показано, что тяжелая свая преимущественно работает как отражающий элемент, формируя зону интерференции перед барьером, тогда как легкая свая обеспечивает более выраженное ослабление за счет захвата, рассеяния и переизлучения энергии волны. Сделан вывод о более высокой эффективности сваи с пониженной плотностью относительно окружающей среды для задач вибро- и сейсмозащиты оснований, фундаментов и оборудования.
Особенности оценки технического состояния однородной грунтовой плотины по данным инженерных изысканий и математического планирования эксперимента
В исследовании рассматривается комплексный подход к оценке технического состояния однородных грунтовых плотин, основанный на интеграции данных натурных инженерных изысканий и методов математического планирования эксперимента. Авторами предложена методика перехода от трудоемких единичных численных расчетов методом конечных элементов к построению аналитических метамоделей состояния сооружения на основе единичных данных инженерных изысканий. В работе обосновано использование центрального композиционного ротатабельного планирования для аппроксимации зависимости коэффициента устойчивости от физико-механических свойств грунтов и гидрологических нагрузок согласно СП 39.13330.2012. Определены ключевые факторы варьирования и функции отклика, позволяющие ранжировать параметры грунта по степени их влияния на надежность плотины. Результаты исследования позволяют оптимизировать состав инженерных изысканий, выявляя наиболее критические характеристики для мониторинга. Разработанные рекомендации могут быть использованы для оперативного прогнозирования безопасности гидротехнических сооружений при изменении эксплуатационных условий.
Низкоэнергетическая самоорганизация когерентных структур в неравновесной кристаллизации
Актуальность. Различные попытки объяснения кристаллизации вязких силикатных расплавов в условиях разной стационарности обусловлены растущей потребностью в новых материалах, обеспечивающих технологический прогресс. В настоящее время принято считать, что все многообразие твердых материалов охватывается несколькими фазовыми состояниями с кристаллическими структурами, починяющимися федоровским пространственным группам. Элементарная ячейка обладает параметрами, транслируя которые, можно построить достаточно реалистичную картину описания кристаллов, определяемую фазой по Гиббсу. Данные экспериментальной минералогии часто расходятся с традиционными представлениями, особенно при описании аномальной кинетики диффузии и фазовых превращений в кристаллизующихся стеклах и ситаллах. Цель работы – разработка способа описания кристаллов, учитывающего силы не менее равной величины, так или иначе связанные с внутренними свойствами и колебательными модами. Для этого мы использовали нашу голографическую модель вещества, в которой эти взаимодействия могут образовывать собственные когерентные структуры со своими типами резонансных решеток. Решены следующие задачи: выявлены факторы структурной упорядоченности, определяемые пространственно-временной когерентностью; обоснована резонансная модель динамических структур, адекватно описывающая кинетику низкоэнергетических фазовых превращений; разработана классификация материалов по природе связей и типам когерентности. Методы. Модель обобщенного подхода к оценке разномасштабных процессов и явлений основана на результатах фундаментальных экспериментальных исследований и их анализе с учетом известных представлений электродинамики и волновой механики. Результаты. Впервые разработана модель пространственно замкнутых динамических структур реального вещества, описывающая объекты и взаимодействия на микро-, мезо-и макроуровнях как совокупность автоинтерференции замкнутого волнового процесса. Взаимодействие между областями конструктивной интерференции происходит на частотах биений основного волнового процесса, генерируя пространственную решетку следующего иерархического уровня.
Численное моделирование напряженно-деформированного состояния неоднородной насыпи гидротехнического сооружения с подпорной стенкой
Современное гидротехническое строительство требует высокой надежности и безопасности сооружений в условиях сложных гидрогеологических особенностей, включая неоднородные грунты и сложные механические взаимодействия. В данной работе выполнено численное моделирование напряженно-деформированного состояния гидротехнического объекта с подпорной стенкой на основании слоистых неоднородных грунтов. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения точности прогнозирования поведения грунтовых масс и уменьшения рисков аварийных ситуаций для грунтовых сооружений на сложном рельефе, что подтверждается использованием современных методов конечных элементов и моделирования взаимодействия структуры грунтов основания сооружения с различными элементами самого сооружения. В ходе анализа установлено, что максимальные полные перемещения подпорной стенки на этапе строительства составляют 0,026 м (26 мм), что значительно ниже допустимых значений (100–150 мм по СП 22.13330.2016), необходимая устойчивость сооружения обеспечивается. Максимальное поровое давление в основании определено величиной –433,71 кН/м² на глубине 62,7 м, что свидетельствует о высокой несущей способности грунтов. В результате моделирования выявлены зоны концентрации напряжений у подошвы стенки с максимальным значением 1027,66 кН/м², что требует применения соответствующих конструктивных решений для повышения надежности сооружения. Практическая значимость работы заключается в повышении точности оценки напряженно-деформированного состояния самого сооружения в условиях неоднородных грунтов его основания, что позволяет снижать риски аварий, оптимизировать проектные решения и разработать рекомендации по эксплуатации и модернизации объектов подобного типа.
Эффективность применения поверхности несущей способности железобетонных сечений и анализ способов её построения
В работе исследована эффективность применения поверхности несущей способности при расчете железобетонных сечений. Рассмотрены два метода её построения в пространстве усилий <!-- [if gte mso 9]><xml> <o:OLEObject Type="Embed" ProgID="Equation.DSMT4" ShapeID="_x0000_i1025" DrawAspect="Content" ObjectID="_1838238778"> </o:OLEObject> </xml><![endif]-->: прямой метод, основанный на параметрическом переборе внешних усилий, и обратный метод, при котором точки поверхности определяются через задание предельных деформаций с последующим вычислением соответствующих усилий. Точность определения коэффициента использования прочности по предельному моменту оценена на тестовой выборке загружений путём сравнения с эталонными значениями, полученными при прямом расчёте предельного состояния с учётом физической нелинейности материалов. Показано, что обе поверхности обеспечивают высокую точность оценки, при этом прямой метод формирует более гладкую поверхность, а обратный метод позволяет существенно сократить время её построения.
Комплексное применение теории игр и сценарного моделирования для формирования ассортиментной политики предприятия
В центре внимания статьи – синергетический потенциал комплексного использования теории игр и сценарного моделирования для формирования ассортиментной политики предприятия, определяющей стратегические направления формирования, управления и развития ассортимента продукции в соответствии с целями предприятия, потребностями рынка и возможностями производства. В процессе исследования построена и проанализирована серия теоретико-игровых моделей формирования ассортимента предприятия, определены оптимальные стратегии в области ассортиментной политики предприятия с учётом различных информационных условий и критериев оптимальности. Материал статьи представляет интерес для совершенствования методов принятия решений в производственном менеджменте, а также может быть полезен для развития содержания профессиональной подготовки студентов магистратуры, обучающихся по направлению «Менеджмент».
Проблемно-ориентированная методика расчетного анализа пересекающихся оболочек вращения
Рассмотрена методика исследования напряженно-деформированного состояния пересекающихся оболочек вращения. Проведена классификация типовых соединений пересекающихся оболочек различной геометрической формы, способствующая проведению исследований с единых методологических позиций, систематизации основных геометрических параметров соединений, оказывающих влияние на напряженное состояние оболочек, системному подходу в анализе локально подкрепленных или композитных пересекающихся оболочек. На основе изложенной проблемно-ориентированной методики исследования пересекающихся оболочек разработана специализированная вычислительная программа SAIS.
прочность пересекающихся оболочек вращения
Парадоксы цифровой трансформации строительной отрасли как инструмент сглаживания региональных различий
Цель исследования заключается в проведении теоретико-методологического анализа роли цифровой трансформации строительной отрасли как инструмента государственной политики сглаживания региональных диспропорций. Выявлена двойственная природа влияния цифровых технологий (BIM, генеративные нейросети) на пространственное развитие и определены условия их эффективной интеграции в механизмы выравнивания в рамках государственных программ. Методология основана на системном подходе, включающем сравнительный анализ и концептуальное моделирование. Установлено, что цифровая трансформация строительства, обладая пространственно-сжимающим эффектом, создаёт потенциал для выравнивания доступа к технологиям и повышения производительности в депрессивных регионах. Однако её имманентные эффекты зависимости от квалифицированных кадров и цифровой инфраструктуры провоцируют гиперконцентрацию компетенций в сложившихся агломерациях, формируя риски нового отраслевого цифрового разрыва. Эффективность цифровизации как инструмента сглаживания дифференциации детерминирована её интеграцией в комплексные пакеты государственных мер, модернизирующих традиционные механизмы через внедрение сквозных цифровых стандартов и технологий, таких как BIM. Практическая значимость выводов заключается в формировании теоретического базиса для корректировки государственных программ развития строительного комплекса, направленных на минимизацию территориального неравенства через технологическую модернизацию.
Статический анализ железобетонного покрытия шерстопрядильной фабрики Гатти системы Пьера Луиджи Нерви
Перекрытия могут быть плоскими безбалочными, плоскими с опиранием на капители колонн, балочными и кессонными. Такие решения массово рассматриваются в литературе. Кроме этого, имеются конструкции, основанные на природных принципах строения. Одним из таких решений является покрытие шерстопрядильной фабрики Гатти в Риме, спроектированное итальянским инженером Пьером Луиджи Нерви. На первый взгляд можно сказать, что данное покрытие сложное как при проектировании, так и при производстве работ. Возникает вопрос: по какой причине инженер принял решение выполнить конструкцию в данном виде? П.Л. Нерви пришлось работать в эпоху правления Национальной фашистской партии под руководством Б. Муссолини. Результатом этого правления стало эмбарго, запрещающее торговлю западным странам с Италией, что привело к острому дефициту и высокой стоимости строительных материалов, которых не было в Италии. К таким материалам относится сталь и дерево. Сталь нужна для армирования железобетона, а дерево для съемной опалубки. Можно ли обойтись в железобетоне минимальным количеством металла и без деревянной опалубки? Можно, использую природные принципы распределения усилий и применяя несъемную опалубку, так решил П.Л. Нерви. В статье рассматривается напряженно-деформированное состояние конечно-элементной модели, созданной в вычислительном комплексе SCAD конструкции покрытия шерстопрядильной фабрики Гатти. Главными балками покрытия являются криволинейные балки, опирающиеся на капители колонн. Их геометрия в плане полностью соответствует изостатической диаграмме растягивающих напряжений, действующих по нижней поверхности плиты при отсутствии подкрепления ее ребрами. Первоначальной ролью прямой и овальной балок является создание ребер кессонов несъемной опалубки из армоцемента. В покрытии данные элементы улучшают совместную работу ребер и полки главных тавровых балок, а также выполняют функции второстепенных балок. В нижней зоне плиты возникают незначительные растягивающие напряжения, что позволяет выполнить экономичное ее армирование.
Пьер Луиджи Нерви, «поэт железобетона», фабрика Гатти, архитектурно-строительная бионика, изостатическая диаграмма, напряженно-деформированное состояние, железобетонные кессонные перекрытия, конечно-элементная модель.
Применение искусственного интеллекта для планирования траекторий промышленного робота-манипулятора в стесненных условиях
В статье решается актуальная задача повышения автономности и эффективности промышленных роботов-манипуляторов, функционирующих в условиях ограниченного пространства, насыщенного препятствиями. Проведен анализ классических методов планирования траекторий (RRT, PRM, потенциальных полей) и выявлены их ключевые недостатки при работе в стесненных условиях: высокая вычислительная сложность, склонность к попаданию в локальные минимумы и недостаточная адаптивность к динамическим изменениям среды. Научная новизна исследования заключается в разработке гибридного алгоритма AI-RRT, сочетающего модифицированный метод быстрого случайного дерева (RRT*) с глубокой нейронной сетью (DNN) для предсказания эвристик и коррекции траектории в реальном времени. Алгоритм дополнен системой семантического анализа сцены на основе сверточной нейронной сети (CNN), которая классифицирует типы препятствий (статичные твердые тела, деформируемые объекты, зоны с регулируемым допуском) для оптимизации обходных маневров. Это позволяет назначать различные штрафные коэффициенты в функции стоимости пути в зависимости от категории препятствия, что способствует поиску более рациональных и безопасных маршрутов. Практическая значимость подтверждена результатами имитационного моделирования в среде ROS и Gazebo для манипулятора UR5. В сравнении с базовым RRT* предложенный гибридный алгоритм показал сокращение среднего времени планирования на 42%, уменьшение длины итоговой траектории на 18% и увеличение успешности поиска безколлизионного пути в сложных сценариях до 98,5%. Разработанный подход обеспечивает эффективное планирование в пространствах с высокой степенью заполнения и закладывает основу для создания адаптивных робототехнических комплексов для сборки, сварки и логистики.
Некоторые аспекты использования гидравлических актуаторов
В статье проведен анализ ключевых факторов, ограничивающих быстродействие и точность позиционирования гидравлических актуаторов в системах автоматизации технологического оборудования. Установлено, что для цилиндров двустороннего действия доминирующим фактором, определяющим динамическую ошибку позиционирования, является нелинейность расходно-напорных характеристик золотникового распределителя на малых перепадах давления, в то время как для актуаторов вращательного действия критичным становится влияние пульсации давления и упругих деформаций силовых элементов. Научная новизна исследования заключается в разработке модифицированной математической модели динамики привода, интегрирующей уточненное описание потока через рабочую кромку золотника с учетом эффекта ламинаризации при малых смещениях, а также нестационарной модели сил сухого трения в уплотнениях цилиндра. В отличие от известных моделей, использующих линейные аппроксимации, предложенная модель позволяет с высокой точностью прогнозировать возникновение зон «застоя» и связанных с ними автоколебаний, что принципиально важно для систем прецизионного позиционирования. Практическая значимость исследования определяется тем, что на основе предложенной модели разработан алгоритм адаптивного компенсационного управления. Алгоритм реализует двухконтурную структуру с внутренним контуром компенсации нелинейностей распределителя и внешним контуром позиционирования с ПИД-регулятором, параметры которого корректируются в зависимости от текущей нагрузки и скорости движения. Результаты моделирования в среде MATLAB/Simulink и стендовые испытания показали, что внедрение предложенного алгоритма для привода зажимного устройства станка с ЧПУ позволяет снизить статическую ошибку позиционирования на 72% (с 0,25 мм до 0,07 мм) и повысить максимальную скорость отработки траектории на 18% при сохранении требуемого усилия.
гидравлический актуатор, позиционирование, математическое моделирование, нелинейность, золотниковый распределитель, трение, адаптивное управление, динамическая точность.
Математическая модель прогнозирования расхода жидкого азота в автоматическом криобанке с учетом режимов эксплуатации и типов биоматериалов
В работе представлена усовершенствованная математическая модель для прогнозирования расхода жидкого азота в автоматическом криобанке, учитывающая влияние типа биоматериалов, режимов эксплуатации и теплопритоков через изоляцию. Модель основана на дифференциальных уравнениях теплового баланса и включает алгоритм адаптивного прогнозирования времени до следующей дозаправки. Проведён сравнительный анализ различных режимов эксплуатации: стабильного хранения, активной работы с частым доступом и аварийного режима при частичной потере вакуума. На примере реального криобанка объёмом 11 м³ показано, что переход с ручного на автоматическое прогнозирование позволяет снизить вероятность критического опустошения ёмкости на 73% и оптимизировать логистику поставок хладагента. Разработана методика расчёта суточного расхода азота, которая может быть интегрирована в систему управления криобанком для заблаговременного формирования заказов на дозаправку.
Перспективы формирования линейной мегаструктуры в прибрежной зоне Российской Арктики
В статье дано определение мегаструктуры и на основании отечественных и зарубежных, исторических и современных примеров сделано предложение по методу формирования архитектурного аспекта мегаструктуры в северной части Арктической зоны Российской Федерации. На основе анализа совокупности материальных ресурсов Региона предложена концепция возведения семантического фасада России и различные уровни его осмысления.
совокупность материальных ресурсов Арктики
Амфитеатр – ландшафтное сооружение, сочетающее в себе эстетику и функциональность, прочно обосновался в садах и парках с давних времен. Амфитеатр в роли паркового объекта, появившись в эпоху Возрождения, становится ярким композиционным акцентом садов разных исторических периодов. Данная статья – это попытка объяснить столь активное использование амфитеатра в садово-парковом искусстве и показать многообразие приемов архитектурного решения этого ландшафтного объекта.
Архитектура венских газометров: сохранение истории через модернизацию
Основная цель преобразования газгольдеров в Вене заключалась в сохранении исторического наследия этих уникальных объектов при одновременном приспособлении их к современным потребностям городской среды. Проект был ориентирован на создание многофункционального комплекса, который бы включил в себя жилые помещения, офисы, культурные и торговые пространства, обеспечивая тем самым эффективное и целесообразное использование данных исторических сооружений. Таким образом, преобразование газгольдеров было направлено на возрождение и придание новой жизни этим зданиям, обогащение городской среды и удовлетворение потребностей современного общества в разнообразных функциях и услугах.
Особенности расположения зданий конгресс-центров в структуре крупных городов
Статья посвящена исследованию эволюции архитектурно-планировочных принципов размещения конгресс-центров в структуре крупных городов под влиянием вызовов глобализации, цифровой революции и меняющихся социальных запросов. Доказывается переход от модели изолированного монофункционального объекта к концепции интегрированного многофункционального комплекса, выступающего в роли катализатора городского развития и центра общественной жизни. На основе анализа международного опыта автором выделены и систематизированы четыре типологические модели размещения конгресс-центров: интегрированная, кластерная, транспортно-ориентированная и точечная. Для каждой модели определены ключевые характеристики, преимущества и примеры реализации. В заключении сформулирован комплекс критериев эффективного размещения, включающий транспортную доступность, функциональную синергию, гибкость пространств, экологическую устойчивость и технологическую оснащенность для гибридных форматов. Результаты исследования представляют практическую ценность для разработки градостроительной документации и проектирования конгресс-центров нового поколения, ориентированных на устойчивое развитие городской среды.
Когнитивные, экологические и урбанистические аспекты в программах дополнительного профессионального образования (на примере международных архитектурно-художественных школ)
В статье рассмотрены научно-методические основы взаимодействия архитектуры, дизайна и психологии в качестве когнитивных, экологических и урбанистических аспектов творческих проектов и дизайнерских концепций, разрабатываемых в рамках программ дополнительного профессионального образования. На примере личного опыта разработки рабочих программ и проведения международных архитектурно-художественных школ различного объема и направленности авторы выявлено особое значение данных факторов в контексте актуальных вызовов современного развития общества, системы высшего и дополнительного образования и устойчивого развития городской среды согласно стратегическим целям и национальным проектам «Образование», «Экология», «Жилье и городская среда», «Инфраструктура для жизни», «Туризм и гостеприимство». Рабочие программы, разработанные по творческим дисциплинам (дизайн городской среды, ландшафтная архитектура, ревитализация бывших промышленных территорий, реновация общественных пространств, экодизайн) учитывают данные аспекты и запросы на всех уровнях: от разработки технического задания на проектирование до практической реализации концептуальных дизайнерских идей в данном направлении, а так же дальнейших научно-практических исследованиях по итогу натурных обследований и пленэров. На основе опыта реализации программ с применением передовых цифровых технологий и коммуникационных процессов в образовании и науке, сделаны выводы о необходимости интеграции программ ДПО творческой направленности на постоянной основе для плодотворного международного сотрудничества университетов, полноценного развития и повышения квалификации ученического и педагогического состава высших учебных заведений.
объекты городской рекреационной и туристической инфраструктуры
Устойчивое управление ливневыми стоками: потенциал зеленой инфраструктуры мегаполиса на примере г. Санкт-Петербурга
В последние десятилетия проблема управления ливневыми стоками становится все более актуальной в условиях глобальных изменений климата и урбанизации. Традиционные методы показывают неспособность полностью справится с назревающей проблемой с чем могут помочь методы приближенные к естественному круговороту природы – «зеленая инфраструктура».
Водозаборные сооружения войск Красной армии в период Великой Отечественной войны
В статье рассмотрены основные виды сооружений забора воды, которые применялись в Красной Армии в период с 1941 по 1945 гг. Использование того или иного вида водозаборных сооружений во время Великой Отечественной войны зависело от многочисленных факторов: наличия подземных или поверхностных вод на территории; планируемой продолжительности работы систем водоснабжения; необходимости быстрого возведения и маскировки от разведки противника; ремонтопригодности и быстрого восстановления в случае повреждения и др. Осуществление всего спектра задач выполнялось инженерными войсками совместно с санитарными службами, которые выбирали оптимальные варианты очистки природных вод. Разработанные и используемые в Великой Отечественной войне конструкции водозаборных сооружений, возводимые профессиональными бригадами инженерных войск, позволяли наладить подачу воды в различных условиях как наступления, так и обороны.
Комплексная оценка качества воды и характеристик шлама на водоочистной станции Старой Куфы с использованием моделирования на основе искусственных нейронных сетей
Исследование посвящено комплексной оценке качества воды и свойств остаточного шлама на водоподготовительном комплексе Старой Куфы (Ирак). Объект — технологическая линия городской станции и формирующиеся остатки водоподготовки. Для анализа динамики ключевых индикаторов использованы производственные журналы за 2020–2024 гг. и лабораторные измерения, выполненные в июне–ноябре 2024 г.; рассматривались мутность, суммарная взвесь и химическое потребление кислорода. Отдельно изучена обусловленность удельного выхода шлама колебаниями качества воды Евфрата и режимами коагуляционно-флокуляционной обработки. Полученные значения сопоставлены с национальными нормативами питьевого водоснабжения и экологической безопасности; сформулированы практические следствия для устойчивого обращения с осадками: оценка риска превышений, планирование оптимизации доз реагентов, направления повторного использования и рекуперации ресурсов. Модельная часть основана на искусственной нейронной сети с входами pH, Cl⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, температура и целями «взвесь» и «удельный выход шлама»; достигнута высокая прогностическая точность (R² = 0,991). Новизна состоит в интеграции полевых и экспериментальных данных городской ВОС с ИНС-прогнозом показателей очищенной воды и образования осадка при нестабильном речном притоке. Получен прикладной инструмент чувствительного анализа влияния исходных параметров и дозирования. Установлено, что оптический показатель и суммарная взвесь являются главными детерминантами формирования осадка; зафиксирован максимальный удельный выход 278,6 кг/1000 м³, что требует корректировки реагентных режимов и заблаговременного планирования обращения со шламом. Превышения ХПК относительно предельного значения 100 мг/л указывают на экологический риск и необходимость повышения устойчивости эксплуатации, включая оптимизацию доз и разработку сценариев повторного использования и рекуперации.
Волновые технологии в задачах постановки наземного защитного сооружения гражданской обороны при ударных, взрывных и сейсмических воздействиях
Данное исследование содержит информацию о компьютерном моделировании нестационарных переходных волн в наземном защитном сооружении гражданской обороны при ударных, взрывных и сейсмических воздействиях. Для изучения, определения и оценки нестационарных волновых процессов Мусаевым В.К. разработана специальная методика, алгоритм и вычислительный программный комплекс. Данный комплекс позволяет получать перемещения, скорости перемещения, ускорения, напряжения и деформации в деформируемых телах сложной формы при нестационарных волновых процессах. При создании программного комплекса использовался алгоритмический язык Fortran-90. Исследуемая область была разделена на конечные элементы первого порядка в соответствии с пространственными и временными переменными. С помощью математического моделирования система с бесконечным числом неизвестных была сведена к системе с конечным числом неизвестных. Для оценки надежности и точности разработанного программного комплекса были решены задачи о воздействии нестационарных волн напряжений на различные геообъекты. Результаты напряженного состояния показали качественное и количественное совпадение с реальными данными.
Особенности формирования структуры цементногокамня в композициях с карбонатными добавками
Статья посвящена выявлению и интерпретации закономерностей структурообразования цементного камня на основе карбонатсодержащих цементных композиций. Анализируется влияние природы и дисперсности карбонатных добавок, их дозировки и взаимодействия с гидратационными продуктами портландцемента на ранних и поздних сроках твердения. Показано, что карбонатные фазы выступают одновременно как физические центры зародышеобразования и как химически активные участники образования карбоалюминатных соединений, модифицирующих морфологию и иерархию порового пространства. На основе модельного эксперимента с известняковой и доломитовой мукой обоснована роль компактизации зернового скелета, ускорения ранней гидратации, перераспределения гидроксида кальция и стабилизации гидроалюминатных фаз в формировании прочности и коррозионной стойкости. Представлены количественные данные по порометрии и прочности, обсуждается кинетика превращений AFt/AFm при участии карбонат-ионов и их связь с развитием микро– и мезопористости. Результаты подтверждают, что управляемая карбонатизация матрицы на стадии структурообразования позволяет целенаправленно регулировать модуль деформации, водопоглощение и проницаемость при сохранении технологичности смеси.