CC BY
5
methods for different types of structures. An analysis is made of such types of joints as welded, threaded, glued and riveted according to their characteristics, including vibration resistance, durability, ease of installation and dismantling, requirements for specialized equipment.
Key words: analysis, comparative analysis, metal structure, durability, vibration resistance, connecting elements.
Sinelubov Maxim Alekseevich, student, rrr234ttt45@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Telichko Viktor Grigorievich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.94; 69
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-169-170
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ СПЛАВОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
М.А. Синелюбов
Металлические конструкции широко используются в строительстве благодаря своей прочности, долговечности и возможности возводить и эксплуатировать при разных внешних условиях. При производстве металлических конструкций используются многие металлы, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества. В статье анализируются свойства различных металлов, используемых при производстве металлических строительных конструкций. В работе рассмотрены особенности применения алюминия, стали, а также приводится сравнение их применяемости в зависимости от условий эксплуатации конструкции. Также приводятся результаты компьютерной симуляции в специализированном программном обеспечении приложения нагрузки на балки из разных марок сталей с целью выявления того, как влияет материал на несущую способность конструкции. Приведена диаграмма с величинами предельно допустимых нагрузок для каждого из рассмотренных материалов, описаны также основные результаты настоящего исследования. В заключении сделаны выводы по целям и задачам данной статьи.
Ключевые слова: анализ, моделирование, металлоконструкция, материал, нагрузка, сталь, исследование.
С ростом объемов строительства и развитием инфраструктуры возрастает спрос на металлические строительные конструкции. Металлы являются одними из наиболее популярных материалов для создания строительных систем благодаря своим высоким показателям прочности, долговечности, быстроте монтажа и относительно небольшой стоимости [1-2]. Одним из наиболее распространенных металлов, используемых при производстве металлических конструкций, является сталь [3-4]. Сталь обладает высокой прочностью и долговечностью, что делает ее идеальным материалом для строительства мостов, зданий промышленных предприятий, однако сталь имеет недостаток - она склонна к коррозии, что может привести к снижению ее прочности и долговечности [5-6]. Для защиты стали от коррозии используются различные методы, включая покрытие металла специальными веществами или использование легированных сплавов.
Еще одним металлом, используемым при производстве металлических конструкций, является алюминий. Алюминий имеет низкую плотность и высокую прочность, что позволяет создавать конструкции с небольшой массой. Кроме того, алюминий не подвержен коррозии, что позволяет использовать его в условиях повышенной влажности или воздействия агрессивных сред. Однако его применение ограничено из-за высокой стоимости. Другим металлом является титан - это легкий и прочный металл, обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он также имеет высокую термостойкость и химическую инертность, что делает его пригодным для использования в экстремальных условиях. Титан имеет высокую стоимость, что делает его недоступным для использования в массовом производстве и используется только узкоспециализировано.
Это исследование ориентировано на анализ свойств различных металлов, используемых в строительстве, с оценкой влияния этих характеристик на эксплуатацию строительных конструкций. В данном случае проводится анализ выдерживаемой нагрузки, которую можно приложить к торцевой поверхности балки. Для это были проведены компьютерные симуляции нагружения в программе Ansys [78] одной из поверхности горизонтально лежащей балки. В данном случае рассматривается случай, при котором балка зафиксирована своей плоскостью на горизонтальной плоскости и на противоположенную происходит оказание давления. Оценивалась выдерживаемая нагрузка на балке длиной 300 мм, толщиной стенки 3 мм, имеющая квадратное поперечное сечение и длину стороны 80 мм. Были выбраны 3 марки стали, которые часто применяются для возведения металлических конструкций, так выбраны стали марок С245, С345, С390.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 5
В результате симуляции нагружения были получены значения сил, при которых происходило деформирование балок, то есть считалось, что начало изменения формы является предельно допустимой нагрузкой. Максимальные значения отражены в диаграмме (см. рис).
Установлено, что марка стали влияет на предельную выдерживаемую нагрузку. В данном случае с увеличением марки стали, то есть с повышением прочностных характеристик стали возрастает несущая способность. Так балка из С245 выдерживает 580 кН, а балка С390 на 20% больше - 691 кН. Однако стоит учитывать, что в работе рассмотрен частный случай расположения балки в пространстве и приложенная нагрузка распределяется только на участок балки, а именно на 300 мм, потому для расчета всей балки следует воспользоваться пропорциональным расчетом.
В процессе исследования было проанализировано применение нескольких сталей при производстве металлических конструкций. Каждый из этих материалов имеет свои особенности и преимущества. Сравнительный анализ показал, что сталь С390 является наиболее прочным материалом из рассматриваемых. Необходимо отметить, что при выборе материала для производства металлических конструкций необходимо учитывать условия эксплуатации, стоимость материала и его прочностные свойства. Важное значение имеет учет особенностей различных видов металлов при применении их в строительных конструкциях. Подбор оптимального материала для конкретного проекта обеспечит рациональное использование ресурсов, прочность и долговечность.
В будущем возможно развитие направления применения композитных материалов [9], содержащих различные материалы. Комбинирование свойств материалов позволит создавать конструкции с оптимальными свойствами и характеристиками при снижении стоимости производства и улучшении эксплуатационных характеристик.
Список литературы
1. Доркин В.В. Металлические конструкции: Учебник / В.В. Доркин, М.П. Рябцева. М.: Инфра-М, 2013. 457 с.
2. Карпанина Е.Н. Металлические конструкции / Е.Н. Карпанина. М.: Русайнс, 2017. 160 с.
3. Соколов С.А. Строительная механика и металлические конструкции машин: Учебник / С.А. Соколов. СПб.: Политехника, 2011. 450 с.
4. Москалев Н.С. Металлические конструкции, включая сварку: Учебник / Н.С. Москалев, Я.А. Пронозин, В.С. Парлашкевич и др. М.: АСВ, 2016. 352 с.
5. Материаловедение и технология металлов: Учебник для ВУЗов по машиностроительным специальностям / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. - М.: Высшая школа, 2000. - 637с.: ил.
6. Тарасов В.Л. Технология конструкционных материалов / Моск. гос. ун-т леса. М.: Изд-во Моск. гос. ун-т леса, 2006. 326с.: ил.
7. Каплун А. Б. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. М.: Либроком, 2013. 272 с.
8. Басов К.А. ANSYS и LMS Virtual Lab. Геометрическое моделирование / К.А. Басов. М.: Книга по Требованию, 2006. 240 с.
9. Галимов Э.Р. Современные конструкционные материалы для машиностроения: Учебное пособие / Э.Р. Галимов, А.Л. Абдуллин. СПб.: Лань, 2018. 268 с.
Синелюбов Максим Алексеевич, студент, rrr234ttt45@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Научный руководитель: Теличко Виктор Григорьевич, канд. техн. наук., доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE INFL UENCE OF THE PROPERTIES OF VARIOUS ALLOYS ON THE OPERATION OF
METAL BUILDING STRUCTURES
M.A. Sinelubov
Metal structures are widely used in construction due to their strength, durability and the ability to build and operate under different external conditions. In the production of metal structures, various metals are used, each of which has its own characteristics and advantages. The article analyzes the properties of various metals used in the production of metal building structures. The paper discusses the features of the use of aluminum, steel, and also compares their applicability depending on the operating conditions of the structure. The results of computer simulation in specialized software for applying loads on beams from different steel grades are also presented in order to identify how the material affects the load-bearing capacity of the structure. A diagram with the values of maximum allowable loads for each of the considered materials is given, and the main results of this study are also described. In conclusion, conclusions are drawn on the goals and objectives of this article.
Key words: analysis, modeling, metal structure, material, load, steel, research.
Sinelubov Maxim Alekseevich, student, rrr234ttt45@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Telichko Viktor Grigorievich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.61
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-5-171-172
МЕТОДИКА ИДЕНТИФИКАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ДИНАМИЧНО ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ
ОБЪЕКТОВ
А.А. Бобовкин, Е.В. Вершенник, П.Ю. Стародубцев
Разработанная методика позволяет идентифицировать элементы динамически изменяющихся систем в условиях различной степени пересечения эталонных описаний. Она применима для ситуаций, в которых количество реализаций, отнесенных к одному эталону ограничено и счетно. Реализованный в методике подход позволяет определить временной период ложного (ошибочного) соотнесения реализации с «чужим» эталоном. Методика позволяет сравнивать между собой различные вариант активизации элементов динамически изменяющихся систем на примере идентификации-телекоммуникационных систем.
Ключевые слова: идентификация элементов, эталоны и реализации, инфо-телекоммуникационные системы.
Для обеспечения устойчивого функционирования динамично изменяющихся объектов, необходимо осуществлять контроль за состоянием их элементов, а именно за значениями показателей качества функционирования.
Возникает вопрос: как же выявить эти элементы? Для уяснения авторской позиции введем следующие рабочие определения.
В общем случае: Идентификация - установление тождественности неизвестного объекта (состояния объекта), известному на основании установленного уровня совпадения признаков.
В частном случае: Идентификация - процедура распознавания субъекта по его идентификатору. В процессе регистрации субъект предъявляет свой идентификатор системе, которая проверяет его наличие
в своей базе данных [1].
Необходимо отметить, что большинство объектов характеризуются различной степенью динамики. В дальнейшем методика описывается применительно к наиболее высоко-динамичному развивающемуся объекту - информационно-телекоммуникационной системе (ИТКС).
Разработка методики осуществляется на основе результатов анализа классических методов теории распознавания образов, путем учета факторов, характерных для высоко динамичных объектов.
С учетом малого и постоянно сокращающегося времени неизменного состояния ИТКС разработка методики идентификации динамично изменяющихся объектов является актуальной.
1. Анализ применимости традиционных методов теории распознавания образов.
Анализ методов теории распознавания образов, позволяющих осуществлять идентификацию элементов сложных систем и их состояний, разработанных за период с 20-х годов прошлого столетия по 20-е года XXI века показал, что авторы (Ю.Л. Барабаш [2], В.И. Васильев [3], А.Л. Горелик,
