Г.Я. Пановко¹, д.т.н., профессор, Заслуженный деятель науки РФ, действительный член Российской инженерной академии и Международной академии наук высшей школы, зав. лабораторией вибромеханики
E-mail: gpanovko@yandex.ru
С.Ф. Яцун², д.т.н., профессор, заведующий кафедрой механики, мехатроники и робототехники
E-mail: teormeh@inbox.ru
С.И. Савин², к.т.н., младший научный сотрудник кафедры механики, мехатроники и робототехники
E-mail: savin@swsu.ru
А.С. Яцун², к.т.н., заведующий лабораторией мехатроники и робототехники
E-mail: ayatsun@ya.ru 
¹ ИМАШ РАН
² Юго-западный государственный университет

В работе рассматривается математическая модель многозвенной электромеханической системы на примере экзоскелета нижних конечностей. Приведено описание движения экзоскелета в процессе вертикализации, предложена структура системы автоматического управления и метод определения задающих воздействий, позволяющий сохранить вертикальную устойчивость электромеханической системы. Введены критерии качества работы системы автоматического управления, произведён анализ влияния параметров электроприводов на качество её работы. Найдены области параметров электродвигателей, обеспечивающие приемлемое качество выполняемого движения согласно предложенным критериям.

Ключевые слова: электромеханическая система, экзоскелет, вертикализация, управляемый электропривод, система автоматического управления.

Список литературы

1. Jatsun S., Savin S., Bezmen P. Modelling of exoskeleton movement in verticalization process // Proceedings of the International Conference on Pure Mathematics – Applied Mathematics (PM-AM 2015), Vienna, Austria, 2015, P. 83–87.
2. Ленк А. Электромеханические системы. – М.: Энергоиздат, 1982. – 472 с.
3. Розанов Ю.К., Соколова Е.М. Электронные устройства электромеханических систем. – М.: Академия, 2004. – 272 с.
4. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. – М.: Энергоиздат, 1982. − 392 с.
5. Акимов Л.В., Колотило В.И. Электромеханические системы скорости и положения с наблюдателями состояния. – Харьков: ХГПУ, 1999. − 81 с.
6. Jatsun S., Savin S., Yatsun A., Turlapov R. Adaptive control system for exoskeleton performing sit-to-stand motion. InMechatronics and its Applications (ISMA), 2015 10th International Symposium on 2015 Dec 8. IEEE. pp. 1–6.
7. Jatsun S., Savin S., Lushnikov B., Yatsun A. Algorithm for motion control of an exoskeleton during verticalization / ITM Web of Conferences. 2016. Vol. 6. P. 1–5.
8. Jatsun S., Savin S., Lushnikov B., Yatsun A. System analysis of sagittal plane human motion wearing an exoskeleton using marker technology / ITM Web of Conferences. 2016. Vol. 6. P. 1–5.
9. Hassan M, Kadone H, Suzuki K, Sankai Y. Wearable gait measurement system with an instrumented cane for exoskeleton control. Sensors. 2014. Jan 17; 14(1):1705–22.
10. Contreras-Vidal, Jose L., and Robert G. Grossman. NeuroRex: A clinical neural interface roadmap for EEG-based brain machine interfaces to a lower body robotic exoskeleton // Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2013, 35th Annual International Conference of the IEEE. IEEE, 2013. Pp. 1579–1582.
11. Kiguchi, K., Takakazu T., and Toshio F. Neuro-fuzzy control of a robotic exoskeleton with EMG signals // Fuzzy Systems, IEEE Transactions on 12.4 (2004): P. 481–490.
12. Aphiratsakun N, Manukid P. Balancing control of AIT leg exoskeleton using ZMP based FLC // International Journal of Advanced Robotics Systems 6.4 (2009): 319–328.
13. Aphiratsakun N., Kittipat C., Manukid P. Design and Balancing Control of AIT Leg EXoskeleton-I (ALEX-I). ICINCO-RA (1). 2008. P. 151-158
14. Kazerooni H, Steger R, Huang L. Hybrid control of the Berkeley lower extremity exoskeleton (BLEEX) // The International Journal of Robotics Research. May 2006. Vol. 25. No. 5-6. Pp.561–573.
15. Kazerooni H, Racine JL, Huang L, Steger R. On the control of the Berkeley lower extremity exoskeleton (BLEEX) // In Robotics and automation, 2005. ICRA 2005. Proceedings of the 2005 IEEE international conference on 2005 Apr 18, IEEE. Pp. 4353–4360.
16. Steger R, Kim S, Kazerooni H. Control scheme and networked control architecture for the Berkeley lower extremity exoskeleton (BLEEX) // In Robotics and Automation, 2006. ICRA 2006. Proceedings 2006 IEEE International Conference on 2006 May 15, IEEE, pp. 3469–3476.
17. Pratt, J., Krupp, B. and Morse, C., Series elastic actuators for high fidelity force control // Industrial Robot: an International Journal, 2002. No. 29(3), P. 234–241.
18. Veneman, J.F., Ekkelenkamp, R., Kruidhof, R., van der Helm, F.C. and van der Kooij, H.,. A series elastic-and bowden-cable-based actuation system for use as torque actuator in exoskeleton-type robots // The International Journal of Robotics Research. 2006. No. 25(3). P. 261–281.
19. Яцун С.Ф., Савин С.И., Яцун А.С., Яковлев И.А. Синтез параметров регулятора экзоскелета, с использованием lpτ последовательностей // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия Техника и технологии, 2015. № 4(17). C. 24–31.
20. Jatsun S, Savin S, Yatsun A, Malchikov A. Study of controlled motion of exoskeleton moving from sitting to standing position // In Advances in Robot Design and Intelligent Control. 2016. P. 165–172. Springer International Publishing.
21. Craig, J.J. Introduction to robotics: mechanics and control // Upper Saddle River: Pearson Prentice Hall. 2005. Vol. 3. P. 48–70.
22. Яцун С.Ф., Савин С.И., Яцун А.С. Синтез регулятора системы автоматического управления экзоскелетом для вертикализации пациентов // Перспективные задачи и системы управления, материалы одиннадцатой всероссийской научной конференции, Ростов-на-Дону. 2016. C. 64–74.

Полный текст (PDF)

А.С. Степанов¹, магистрант кафедры «Теоретическая механика и мехатроника»
E-mail: steepanov@mail.ru
Е.С. Сбытова¹, к.ф.-м.н., старший преподаватель кафедры «Теоретическая механика и мехатроника»
E-mail: sbytovaes@ya.ru
В.В. Подалков¹, д.т.н., профессор кафедры «Теоретическая механика и мехатроника»
¹ Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»

Разработана математическая модель, описывающая динамику микромеханического гироскопа камертонного типа с резонатором в виде четырех упругих нерастяжимых стержней при плавном изменении частоты вынуждающей силы. При получении уравнений движения использован вариационный принцип Гамильтона – Остроградского. С помощью процедуры Бубнова – Галеркина построены дифференциальные уравнения для обобщенных координат системы.
Получено точное решение дифференциальных уравнений для медленных переменных в режиме вынужденных гармонических колебаний при плавном изменении частоты внешнего воздействия. Построены амплитудно-частотные характеристики. Установлено, что наличие угловой скорости основания приводит к раздвоению кратной собственной частоты на две близкие частоты (два резонансных пика на амплитудно-частотных характеристиках). Показано, что плавное изменение частоты вынуждающей силы приводит к изменению абсолютной величины максимума амплитуд по сравнению со стационарной кривой. Замечено, что резонансные пики существенно смещены относительно пиков стационарной кривой, до первого максимума и после прохождения второго максимума наблюдаются биения амплитуд.

Ключевые слова: микромеханический гироскоп, вынужденные колебания, медленно меняющийся параметр

Список литературы

1. Степанов А.С., Подалков В.В., Сбытова Е.С. Динамика микромеханического гироскопа с резонатором в виде упругих стержней на вибрирующем основании // Машиностроение и инженерное образование. 2015. № 2. С. 15–21.
2. Сбытова Е.С. Динамика микромеханического гироскопа с резонатором в виде упругих пластин: дис. … канд. физ.-мат. наук. – М., 2014. – 128 с.
3. Степанов А.С., Подалков В.В., Сбытова Е.С. Влияние медленно меняющейся частоты угловой вибрации основания на динамику микромеханического гироскопа камертонного типа // Машиностроение и инженерное образование. 2016. № 1. С. 10–16.
4. Журавлев В.Ф. Управляемый маятник Фуко как модель одного класса свободных гироскопов // Известия РАН. МТТ. 1997. № 6. С. 27–35.
5. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем. – М.: Машиностроение, 1970. – 733 с.
6. Стретт Дж.В. (лорд Релей) Теория звука. Т. 1.  М.: ГИТТЛ, 1955. – 484 с.
7. Меркурьев И.В., Подалков В.В. Динамика микромеханического и волнового твердотельного гироскопов. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – 228 с.
8. Найфэ А.Х. Методы возмущений. Пер. с англ. – М.: Мир, 1976. – 456 с.

Полный текст (PDF)

Б.Е. Пини¹, к.т.н., доцент кафедры «Автоматизированные станочные системы и инструменты»
E-mail: boris.pini@mail.ru
О.В. Крылов¹, к.т.н., профессор кафедры «Высшая математика»
E-mail: krylovoleg@mail.ru
Екатерина Аветиковна Хачикян¹, аспирант кафедры «Автоматизированные станочные системы и инструменты»
E-mail: khachikyan121@mail.ru
¹ Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)

В работе представлены различные виды щёточных инструментов для поверхностной обработки деталей. Проведен эксперимент, показавший эффективность применения цилиндрических абразивно-полимерных щеток для снятия заусенцев и полировки поверхностей при незначительном съеме металла. Установлено, что при подаче щётки к изделию на глубину на 2 мм шероховатость поверхности значительно снижается, а увеличение подачи на глубину более 2 мм практически не оказывает влияния на результат обработки. При увеличении размера зёрен в волокне количество снимаемого металла возрастает за счёт увеличения режущей способности щёток. В этом случае появляется возможность успешно удалять значительные поверхностные налёты и снимать относительно небольшие заусенцы на острых кромках деталей.

Ключевые слова: абразивно-полимерные инструменты, шероховатость поверхности.

Список литературы

1. Гдалевич А.И. Финишная обработка лепестковыми кругами. – М.: Машиностроение, 1990. – 112 с.
2. Обоснование выбора абразивно-полимерного инструмента для выполнения отделочных операций / С.И. Дядя, Н.В. Гончар, Д.Н. Степанов, В.И. Черный, О.В. Алексеенко // Новi матерiали i технологii в металургii та машинобудуваннi. 2010. Вып. 2. С. 145–148.
3. Исследование процесса обработки полимерно-абразивным инструментом при помощи моделирования / Н.В. Гончар, Э.В. Кондратюк, Д.Н. Степанов, М.В. Кучугуров // Резание и инструмент в технологических системах. 2013. Вып. 83. С. 55–63.
4. Абрашевич Ю.Д., Оглоблинский В.А., Оглоблинский А.В. Щеточные инструменты на основе полимерно-абразивных волокон // Мир техники и технологий. 2006. Вып. 5. С. 50–52.
5. Гончар Н.В., Кучугуров М.В., Степанов Д.М. Методика моделювання спільної роботи пружних полімерно-абразивних волокон при контакті з поверхнею зразка // Вісник Житомирського державного технологічного університету. 2011. Вып. 3/58. С. 9–11.
6. Щётки фирмы «Осборн». Режим доступа:  http://www.osborn.ru (дата обращения: 11.04.2016).
7. Инструменты фирмы 3М. Режим доступа:  http://www.3Mabrasives.ru (дата обращения: 12.04.2016).

Полный текст (PDF)

В.Е. Архипов¹, к.т.н., ведущий научный сотрудник
E-mail:  vearkhipov@mail.ru
А.Ф. Лондарский¹, к.т.н., старший научный сотрудник
Г.В. Москвитин¹, д.т.н., профессор, заведующий лабораторией «Надёжность и долговечность при термомеханических циклических воздействиях»
E-mail: gvmoskvitin@yandex.ru
М.С. Пугачев¹, научный сотрудник
E-mail: pugachevmax@mail.ru
Н.С. Фалалеев¹, младший научный сотрудник
E-mail:  falaleevn@yandex.ru
¹ ИМАШ РАН

В статье приводятся результаты исследования структуры и свойств двухкомпонентного покрытия, нанесённого методом «холодного» газодинамического напыления с использованием механической смеси частиц алюминия и цинка. Получена зависимость твёрдости двухкомпонентного покрытия от технологических параметров напыления, которая показала, что при температуре 180 °С твёрдость достигает ≈1050 МПа и снижается до 750 МПа при максимальной температуре напыления 540 °С. Рентгеноструктурными исследованиями выявлено изменение содержания цинка в покрытии от 38,7±2,5 до 61,6±3 вес. %, а алюминия – от 41,8±0,8 до 18,5±0,7 вес. % при повышении температуры напыления, что обусловлено разницей в плотности металлов и изменением скорости частиц. Повышение температуры и увеличение времени напыления сопровождается ростом величины микродеформаций в цинке с (23,4±0,9)∙10^-4 до (32,2±1,2)∙10^-4, что оказывает влияние на повышение твёрдости покрытия. Выявлено существование в частицах алюминия областей с содержанием цинка до 73,9 вес. %, что связано с переносом микрообъёмов металла частицами корунда. В процессе напыления покрытие нагревается до температуры потока воздуха ≈520 °С, что предполагает возможность диффузии компонентов на величину порядка 1 мкм.

Ключевые слова: газодинамическое напыление, частицы металлов и корунда, твердость и структура покрытия, микродеформации, диффузия.

Список литературы

1. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика / А.П. Алхимов, С.В. Клинков, В.Ф. Косарев, В.М. Фомин. – М. Физматлит, 2010. – 536 с.
2. Димет. Применение технологии и оборудования. Режим доступа: http://www.dimet-r.narod.ru/, (дата обращения: 10.03.2016).
3. Структура и свойства покрытий, нанесённых газодинамическим напылением / В.Е. Архипов и др. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2015. № 4. С. 18–24.
4. Бутковский А.Г., Малый С.А., Андреев Ю.Н. Управление нагревом металла: изд. 2. – М.: Металлургия, 1981. – 272 с.
5. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи: изд. 2. – М.: Энергия, 1977. – 344 с.
6. Свойства медных покрытий, нанесённых газодинамическим напылением / В.Е. Архипов и др. // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. № 9. С. 17–23.
7. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. – М.: Наука, 1971. – 552 с.
8. Технологические особенности газодинамического нанесения покрытий / В.Е. Архипов и др. // Вестник машиностроения. 2015. № 9. С. 64–70.
9. Использование газодинамических установок для поверхностной пластической деформации / В.Е. Архипов и др. // Заводская лаборатория. 2010. № 4. С. 45–51.
10. База данных свойств материалов MatWeb. Режим доступа: http://www.matweb.com/ (дата обращения: 10.03.2016).
11. Процессы взаимной диффузии в сплавах / И.Б. Боровской, К.П. Гуров, И.Д. Марчукова, Ю.Э. Угасте. – М.: Наука, 1973. – 360 c.
12. Study of Diffusion Mobility of Al-Zn Solid Solution / Y.W. Cui, K. Oikawa, R. Kainuma, K. Ishida // J. Phase Equilibria and Diffusion. Vol. 27. No. 4. 2006. P. 333–342.

Полный текст (PDF)

И.А. Зябрев¹, руководитель лаборатории лазерных аддитивных технологий
E-mail: scanrise@mail.ru
А.Н. Кравченков¹, к.т.н., проректор по инновационному развитию
E-mail: akravchenkov64@yandex.ru
В.В. Порошин¹, д.т.н., профессор, ректор
E-mail: vporoshin@mail.ru
А.Д. Шляпин², д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение»
E-mail: ashliapin@list.ru
¹ Автономная некоммерческая организация «Институт развития новых образовательных технологий»
² Университет машиностроения (МАМИ)

Статья посвящена исследованию процесса формирования газопорошкового потока при использовании двух- и трехкамерного сопла для лазерной наплавки. Рассмотрены вопросы формирования наплавленного слоя со сканированием сфокусированного лазерного излучения, формирование газопорошковой струи и достижение большей равномерности распределения частиц в газопорошковом потоке. Использование трёхкамерного сопла дало возможность получения наплавленного слоя шириной 10 мм и высотой 3,2 мм за один проход. Приведены результаты экспериментов с использованием CO₂-лазера при изменении ряда параметров: расхода транспортирующего газа, расстояния от среза сопла до зоны плавления, расхода присадочного порошка и скорости обработки. Найдены оптимальные параметры процесса газопорошковой лазерной обработки для получения заданных характеристик наплавленных слоев.

Ключевые слова: лазерная наплавка, лазерный луч, сканатор лазерного излучения, дозатор порошковых материалов.

Список литературы

1. Гречин А.Н., Зябрев И.А. Лазерная наплавка со сканированием излучения // Сварочное производство. 1989. № 3(653). С. 1–2.
2. Андрияхин В.М. Процессы лазерной сварки и термообработки. – М.: наука. 2002. – 176 с.
3. Шляпин А.Д., Порошин В.В., Зябрев И.А. Влияние траектории сканирования лазерного луча и газопорошковой струи при наплавке износостойких покрытий // Международный научный е-симпозиум «Технические науки: теория и практика ». Москва, 29-30 июня 2015, С. 18–26.
4. Хейфец М.Л. Аддитивные синерготехнологии послойного синтеза изделий из композиционных материалов при воздействии потоками энергии // Science Intensive Technologies in Mechanical Engineering». 2016. № 4. С. 3–9.
5. Ковалев О.Б., Зайцев А.В. Моделирование термодинамики и транспорта частиц при лазерной наплавке с коаксиальной подачей порошка. // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. Вып. 4. Ч. 1. С. 232–240.
6. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. – М.: Машиностроение. 1975. – 296 с.
7. Бирюков В.П., Повышение ресурса работы деталей машин при лазерной наплавке // Фотоника. 2014. № 3 (45). С. 24–31.
8. Патент Российская Федерация RU 2002128384 А. Сопло для лазерной обработки // Столяров В.И., МПК В23К26/00, опубл. 27.04.2004
9. Шляпин А.Д., Порошин В.В., Зябрев И.А. Лазерная наплавка со сканированием излучения // Сборник научных трудов. Евразийский союз ученых, Международная научно-практическая конференция «Современные концепции научных исследований». 2015. Часть 2. № 6 (15). С. 89-91.
10. Патент на полезную модель № 160350 Российская Федерация, Автоматизированный комплекс для газопорошковой лазерной наплавки  / Зябрев И.А.; МПК В23К26/00. опубл. 19.05.2015.
11. Порошин В.В., Зябрев И.А., Кравченков А.Н. Влияние сканирования лазерного луча и газопорошковой струи при аддитивной технологии // Единый всероссийский научный вестник. 2016. № 2. С. 40–45.

Полный текст (PDF)

П.А. Ларюшкин¹, к.т.н., доцент кафедры «Основы конструирования машин»
E-mail: pav.and.lar@gmail.com
В.А. Глазунов², д.т.н., д.филос.н.,, профессор, директор
E-mail: vaglznv@mail.ru
К.Г. Эрастова¹, cтудентка кафедры «Ядерные реакторы и установки»
E-mail: earastovakg@student.bmstu.ru
¹ Московский государственный технический университет им Н.Э. Баумана
²  Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

В настоящей статье рассматривается задача определения наибольшего усилия в приводе обобщенного механизма параллельной структуры при известной величине, но неизвестном направлении внешней нагрузки, действующей на выходное звено. Показано, что предлагаемый подход к решению данной задачи, основанный на анализе обратной транспонированной матрицы Якоби механизма, применим с учетом некоторых допущений к механизмам с любым числом степеней свободы. Кроме того, предложенный подход дает возможность рассматривать силовые и моментные составляющие внешней нагрузки по отдельности, что позволяет избежать необходимости нормирования векторов, содержащих различные по своему физическому смыслу виды внешнего воздействия на выходное звено. В работе представлены результаты теоретических вычислений и компьютерного моделирования плоского механизма параллельной структуры, подтверждающие работоспособность рассматриваемого подхода.

Ключевые слова: механизмы параллельной структуры, усилия в приводах, матрица Якоби, компьютерное моделирование, плоский механизм.

Список литературы

1. Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. Манипуляционные механизмы параллельной структуры и их приложения в современной технике // Доклады академии наук. 2014. № 4. С. 1–4.
2. Глазунов В.А., Чунихин А.Ю. Развитие механизмов параллельной структуры // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. № 3. С. 37–43.
3. Gosselin C.M., Angeles J. Singularity analysis of closed-loop kinematic chains // IEEE Transactions on Robotics and Automatics. 1990. Vol. 6(3). P. 281–290.
4. Merlet J.-P. Parallel Robots: 2nd edition. Springer, 2006. – 402 p.
5. Arakelian V., Briot S., Glazunov V. Increase of singularity-free zones in the workspace of parallel manipulators using mechanisms of variable structure // Mechanism and Machine Theory. 2008. Vol. 43. No. 9. P. 1129–1140.
6. Alba-Gomez O., Wenger P., Pamanes A. Consistent Kinetostatic Indices for Planar 3-DOF Parallel Manipulators, Application to the Optimal Kinematic Inversion // ASME 2005 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, Long Beach. 2005. Vol. 7. P. 765–774.
7. Briot S., Pashkevich A., Chablat D. Optimal technology-oriented design of parallel robots for high-speed machining applications // IEEE International Conference on Robotics and Automation, Anchorage. 2010. P. 1155–1161.
8. Chablat D., Wenger P., Angeles J. The Isoconditioning Loci of а Class of Closed-Chain Manipulators // IEEE International Conference on Robotics and Automation, Leuven. 1998. Vol. 3. P. 1970–1975.
9. Анализ углов давления и особых положений модулей параллельной структуры, предназначенных для механизмов относительного манипулирования / С.М. Демидов, В.А. Глазунов, А.Б. Ласточкин, Ю.Н. Артеменко // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2011. № 5. С. 11–20.
10. Sutherland G., Roth B. A Transmission index for spatial mechanisms // Journal of Engineering for Industry. 1973. Vol. 95. No. 2. P. 589–597.
11. Balli S., Chand S. Transmission angle in mechanisms // Mechanism and Machine Theory. 2002. Vol. 37. No. 2. P. 175–1952.
12. Merlet J-P. Jacobian, manipulability, condition number, and accuracy of parallel robots // Journal of Mechanical Design. 2006. Vol. 128. No. 1. P. 199–205.
13. Скоростные и силовые критерии близости к сингулярностям манипуляторов параллельной структуры / В.А. Глазунов, В. Аракелян, С. Брио, Г.В. Рашоян // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2012. № 1. С. 10–17.

Полный текст (PDF)

А.М. Покровский¹, д.т.н., профессор, заместитель заведующего кафедрой «Прикладная механика» по научной работе
E-mail: pokrovsky@bmstu.ru
А.В. Рыжиков¹, аспирант четвертого года обучения кафедры «Прикладная механика»
E-mail:  t7454@yandex.ru
Е.А. Суренский¹, аспирант кафедры «Прикладная механика»
E-mail:  surenski@mail.ru
¹ МГТУ им. Н.Э. Баумана

В настоящей работе представлена математическая модель, способная описать температурные поля, распределение фазово-структурного состава материала и напряженное состояние в биметаллическом валке в течение всего процесса наплавки. В основу решения нелинейной нестационарной задачи теплопроводности и термоупругопластичности положен метод конечных элементов. Для описания теплообмена использованы граничные условия третьего рода. Моделирование превращения аустенита в перлит в изотермических условиях проведено на основе уравнения Авраами. Переход от изотермической кинетики распада аустенита к неизотермическим условиям осуществлен согласно теории изокинетических реакций. Моделирование формирования остаточных напряжений проведено посредством решения задачи термоупругопластичности для материала с нестационарной структурой. Представлены результаты расчета температур, структур материала и напряжений в биметаллическом рабочем валке холодной прокатки для различных моментов процесса наплавки. Разработанные программные средства могут быть полезны при численном определении рациональных технологических режимов наплавки, таких как скорость наплавки и интенсивность охлаждения.

Ключевые слова: биметаллические прокатные валки; наплавка; задача теплопроводности; кинетика фазово-структурных превращений; метод конечных элементов; термоупругопластичность; остаточные напряжения.

Список литературы

1. Покровский А.М., Рыжиков А.В. Математическое моделирование температурного и фазово-структурного состояний при наплавке биметаллического прокатного валка // Машиностроение и инженерное образование. 2016. № 1. С. 42–51.
2. Костеневич Е.С. Моделирование остаточных напряжений в патрубковой зоне корпуса реактора ВВЭР-1000 при наплавке и термообработке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. № 6. С. 171–180.
3. Мощенко М.Г., Рубцов В.С., Кораблева С.А. Термомеханический анализ процесса многопроходной сварки соединения ДУ300 реактора РБМК методом конечных элементов // Вопросы материаловедения. 2011. №4(68). С. 105–115.
4. Куркин А.С., Макаров Э.Л. Программный комплекс «Сварка» – инструмент для решения практических задач сварочного производства // Сварка и диагностика. 2010. № 1. С. 16–24.
5. Сенченков И.К., Червинко О.П., Рябцев И.А. Расчет усталостной долговечности цилиндрических деталей при многослойной наплавке и эксплуатационном циклическом термомеханическом нагружении // Автоматическая сварка. 2015. № 5–5(742). С. 142–147.
6. Christian J.W. The Theory of Transformations in Metals and Alloys. P. I, II: 3-rd ed. Pergamon, 2002. – 1200 p.
7. Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассобмен: учеб. пособие для вузов. М.: Издат. дом МЭИ, 2006. – 550 с.
8. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа / О.А. Банных, П.Б. Будберг, С.П. Алисова и др. М.: Металлургия, 1986. – 440 с.
9. Гуляев, А.П., Гуляев, А.А. Металловедение: учеб. для вузов; 7-е изд., перераб. и доп. – М.: ИД Альянс, 2011. – 644 с.
10. Вафин Р.К., Покровский А.М., Лешковцев В.Г. Прочность термообрабатываемых прокатных валков. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. – 264 с.
11. Лешковцев В.Г., Покровский А.М. Алгоритм решения задач термо–упруго-вязко-пластичности на основе МКЭ с учетом структурных превращений // Известия вузов. Машиностроение. 1988. № 5. С. 12–16.
12. Оценка живучести магистральных трубопроводов с учетом остаточных сварочных напряжений / А.М. Покровский, О.А. Волоховская, В.Г. Лешковцев, Г.Я. Пановко // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2007. № 3. С. 110–117.
13. Кобяков И.В., Побежимова Т.И. Распределение и изменение температуры по сечению  прокатных  валков  в  процессе непрерывно-последовательной закалки при нагреве т.п.ч. // Тяжелое машиностроение. 1962. № 10. С. 20–22.
14. Покровский А.М. Расчет термонапряжений при электронормализации композитных прокатных валков // Производство проката. 2007. № 9. С. 39–45.
15. Покровский А.М. Расчет остаточных напряжений в биметаллических опорных прокатных валках после термической обработки // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Серия "Машиностроение". 2012. Спец. выпуск № 6 "Современные проблемы прикладной механики, динамики и прочности машин". С. 186–196.
16. Покровский А.М. Исследование пластичности стали с карбидно-интерметаллидным упрочнением // Известия вузов. Машиностроение. 2011. № 10. С. 14–17.
17. Покровский А.М. Оценка ресурса прокатных валков с учетом остаточных напряжений от термической обработки // Производство проката. 2005. № 9. С. 26–31.

Полный текст (PDF)

Л.А. Широков¹, д.т.н., профессор
E-mail: eduarlev@gmail.com
О.Л. Широкова¹, к.э.н., доцент, доцент кафедры «Информатика и прикладная математика»
E-mail: ol.shirokova@gmail.com
¹ Национальный исследовательский университет «Московский государственный строительный университет»

В статье представлена методика формирования структур и параметров эталонных моделей для автоматических настройщиков. Она особенно актуальна для регулирования объектов высоких порядков, для которых синтез желаемой эталонной модели – важнейшая задача. Рассмотрен автоматический настройщик с использованием алгоритма Гаусса-Ньютона, для которого предложена модель смещенного эталона, изложена методика автоматического формирования его параметров для статических и астатических объектов. Пример моделирования показывает, как оптимизатор автоматически настраивает параметры системы управления, а полученные графики подтверждают эффективность функционирования автоматического настройщика. Важным достоинством изложенной методики является то, что используемое в эталоне как аппроксимирующее звено модели системы регулирования запаздывание эффективно фильтрует внешние воздействия с различными спектральными свойствами, поступающие на автоматизируемый объект. При этом главный параметр эталона – параметр смещения на суммарное запаздывание – определяется предложенной в статье процедурой автоматически. 

Ключевые слова: моделирование, автоматическое регулирование, смещение, запаздывание, качество регулирования, оптимизация, эталонная модель, технологический процесс.

Список литературы

1. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации в теории управления. – СПб.: Питер. 2004. - 256 с.
2. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Том 2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. – М.: Физматлит, 2004. – 464 с.
3. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы. — СПб.: Питер, 2006. — 272 с.:
4. Александров А.Г. Адаптивное управление с эталонной моделью при внешних возмущениях  // Автоматика и телемеханика. 2004. № 5. С. 77–90.
5. Бронников А.М., Буков В.Н. Условия точного слежения выхода линейной системы за эталонной моделью пониженного порядка // Автоматика и телемеханика. 2008. № 3. С. 60–69.
6. Kokotovic P., Bingulac S., Medanic J. Some approaches to the reduction of control system sensitivity // Proc. of the III^rd Allerton Conf. Illinois. Oct. 1965. P. 212–224.
7. Пугачев В. И. Оптимизация параметров управляющего устройства в адаптивной системе управления с эталонной моделью // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2008. Вып. № 1. С. 17-23. 
8. Широков Л.А. Синтез компактов чувствительности для автоматизации параметрического проектирования линейных систем регулирования // Машиностроение и инженерное образование. 2008. № 3. С. 22–29.
9. Тихонов А.Н., Васильева А.Б., Свешников А.Г. Курс высшей математики и математической физики. Дифференциальные уравнения. – М.: Физматлит, 2005. – 256 с.

Полный текст (PDF)

В.Н, Зимин¹, д.т.н., профессор, первый проректор – проректор по научной работе, заместитель заведующего кафедрой СМ-1 «Космические аппараты и ракеты-носители»
¹ МГТУ им. Н.Э. Баумана

Статья посвящена Всеволоду Ивановичу Феодосьеву, выдающемуся ученому-механику, который около 40 лет возглавлял кафедру М-1 (в настоящее время кафедра СМ-1 «Космические аппараты и ракеты-носители») МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также читал лекции по сопромату в МГУ на физико-техническом факультете. В.И. Феодосьев создал уникальный  учебник «Сопротивление материалов», который переиздавали 14 раз и переводили на иностранные языки. О незаурядном таланте ученого свидетельствует тот факт, что по приглашению С.П. Королева Феодосьев работал в качестве научного консультанта по прочности в ОКБ-1. 

Ключевые слова: В.И. Феодосьев, ученый-механик, сопротивление материалов, МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Список литературы

Полный текст (PDF)