CC BY
5
УДК 658.56:004.94
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-196-199
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРУЖЕНИЯ НЕКАЧЕСТВЕННОЙ
КОНСТРУКЦИИ
КС. Шестова
Статья посвящена актуальной на сегодняшний день проблеме влияния качества изделия на выдерживаемою нагрузку конструкции опор моста, что связано с необходимостью обеспечения не только полноценной бесперебойной работы, но и с безопасной эксплуатацией сооружения. В статье рассматриваются ключевые этапы изменения формы конструкции опор моста под воздействием больших нагрузок на опорные элементы, в которых имеются трещины. При этом исследуются напряжения и деформации, которые являются важной частью аналитических изучений. Работа выполнена с помощью современных программных средств для оценки различных параметров и характеристик, отличительной особенностью моделирования является изучение перечисленных выше характеристик на примере двух конструкций, в одной из которых не имеется каких-либо дефектов, а в другой наблюдается поперечная сквозная трещина в опорной центральной балке. В качестве исследовательской задачи авторами была определена попытка оценить влияние трещины на напряжения и деформации, их количественное и качественное распределение, по этой же задаче и делаются заключительные выводы.
Ключевые слова: опора, качество, моделирование, анализ, трещина, напряжения, деформации.
Качество в некоторых случаях может определяться наличием или отсутствием дефектов, которые при несвоевременном выявлении могут привести к значительным последствиям [1-5]. При этом дефекты могут иметь различную природу и степень влияния на эксплуатацию изделия. Так в современном мире повсеместно применяют металлические конструкции, которые находят свое применение в гражданском и промышленном строительстве, деталях машин, других отраслях и областях деятельности. К наиболее встречаемых дефектам металлических конструкций можно отнести:
- трещины и поры;
- несоответствие заявленным формы и размеры;
- неправильные соединения элементов;
- вмятины, прогибы, искривления, как локальные, так и глобальные;
- износ защитного покрытия, коррозия;
- смещения элементов относительно друг друга и пр.
Часть дефектов выявить можно с помощью визуального осмотра, однако некоторые внутренние дефекты или микротрещины своевременно определить весьма затруднено. Однако, например, трещины, коррозию, несоответствия, отсутствия крепежей выявляются даже неопытным специалистом. Но если определить дефект не удалось вовремя, то в этом случае возникает вероятность преждевременного выхода из строя такого элемента (конструкции целиком), поэтому важной и актуальной задачей является определение того, как влияет, например, поперечная трещина в опорном элементе конструкции на выдерживаемую нагрузку. Такое исследование возможно провести с помощью компьютерного моделирования [6-10], что и было сделано. Моделировалось нагружение двух конструкций, в одной из которых нет дефектов, а в другой имеется поперечная сквозная трещина. Нагрузка прикладывалась к верхней части обода.
Было установлено, что конструкция с трещиной выдерживает нагрузку в 2 раза ниже, чем без дефектов. Однако еще большой интерес вызывает то, как распределены напряжения и деформации по всем элементам конструкции. Для этого проведенные
моделирования и полученные модели были подвергнуты дальнейшему исследованию, в результате которого были получены распределения деформаций (рис. 1) и напряжений (рис. 2) в конструкции.
а
б
Рис. 1. Деформации в: а — конструкции без дефектов; б — конструкции с трещиной
При анализе деформаций было установлено, что численные значения этой характеристики значительно отличаются, в первом случае наибольшая величина составляет 0,15, а для конструкции без трещин - 0,085. При этом также отличается характер их распределения. В первом случае наибольшая деформация наблюдается в центральной опорной балке и в верхней части свода, в то время как во втором случае деформации распределены только в верхней части свода. Следует также отметить, что в своде деформации распределены подобным образом для обеих конструкций.
б
Рис. 2. Напряжения в конструкции: а — без дефектов; б — с трещиной
Анализ напряжений показал, что в конструкции без дефектов наибольшие напряжения видны в центральной и боковых опорных балках, а также в некоторых частях свода. При этом для второй конструкции характерно наличие больших напряжений практически по всему своду, а также в месте соединения всех опорных балок на нижней части конструкции. Максимальные численные значения для обеих конструкций практически одинаковы.
В результате исследования было установлено, что наличие дефекта (трещины) в опорном элементе играет важную роль не только на выдерживаемую нагрузку, но и на характер распределения напряжений и деформаций, а также на их величины. Такое компьютерное моделирование позволяет определить степень влияния дефектов, а также вывить то, как будет проходить разрушение конструкции под воздействием нагрузок. Также исследование и моделирование позволяет определить слабые места конструкции и улучшить ее за счет внедрения новых элементов, утолщения материала, усиления конструкции, замены материала элементов и пр., что позволит увеличить долговечность и надежность деталей.
Список литературы
1. Елисеева Т.А., Кондратова А.И. Анализ номенклатуры показателей качества банковских услуг // Инновации в бизнесе, науке и технологиях: седьмая очнозаочная научно-практическая конференция. Тула: Изд-во ТулГУ, 2019. С. 12-15.
2. Шестова К.С. Повышение качества и надежности цилиндрического редуктора // Теоретические и практические аспекты формирования и развития "новой науки": сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции. Стерли-тамак: АМИ, 2022. С. 99-101.
3. Антонова И.И., Смирнов В.А., Антонов С.А. Всеобщее управление качеством. Основоположники всеобщего менеджмента качества. М.: Русайнс, 2016. 16 с.
4. Васин С.Г. Управление качеством. всеобщий подход: Учебник для бакалавриата и магистратуры. Люберцы: Юрайт, 2016. 404 с.
5. Зайцев Г.Н. Управление качеством. Технологические методы управления качеством изделий: Учебное пособие. СПб.: Питер, 2017. 352 с.
6. Кондратова А.И. К вопросу оценки выдерживаемой нагрузки труб металлоконструкций с дефектами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 9. С. 501-504.
7. Басов К.А. ANSYS и LMS Virtual Lab. Геометрическое моделирование. М.: Книга по Требованию, 2006. 240 с.
8. Кондратова А.И. Определение и оценка предельных нагрузок деталей конструкции // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 119-122.
9. Городецкий А.С. Компьютерное моделирование в задачах строительной механики. М.: АСВ, 2016. - 338 с.
10. Королев П.А., Орешникова Д.Е., Трошкина А.С. Технология изготовления электродвигателя и пути повышения качества производства // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 4. С. 241-244.
Шестова Кристина Сергеевна, магистрант, kristina_shestova@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPUTER SIMULATION OF LOADING OF POOR-QUALITY STRUCTURE
K.S. Shestova
The article is devoted to the current problem of the influence of the quality of the product on the load-bearing structure of the bridge supports, which is associated with the need to ensure not only full-fledged uninterrupted operation, but also the safe operation of the structure. The article discusses the key stages of changing the shape of the bridge pier structure under the influence of large loads on the supporting elements in which there are cracks. At the same time, stresses and strains, which are an important part of analytical studies, are investigated. The work was performed using modern software tools for evaluating various
198
parameters and characteristics, a distinctive feature of the simulation is the study of the above characteristics using the example of two structures, one of which does not have any defects, and the other has a transverse through crack in the supporting central beam. As a research task, the authors defined an attempt to assess the effect of a crack on stresses and strains, their quantitative and qualitative distribution, and final conclusions are made on the same task.
Key words: support, quality, modeling, analysis, crack, stresses, strains.
Shestova Kristina Sergeevna, undergraduate, kristina_shestova@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.42:005.6
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-199-207
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАЛИМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ АЛГОРИТМА РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Р.С. Загидуллин, А. Я. Дмитриев, Н.В. Родионов
В работе представлены основные положения квалиметрической оценки алгоритма решения изобретательских задач в области информационных технологий. Описаны цели и задачи работы, а также изложены сведения о новизне, актуальности и практической значимости разработки новой методики выявления плагиата программного кода и алгоритма ПО, основанной на квалиметрической оценке алгоритма решения изобретательских задач. Произведен анализ применения алгоритма решения изобретательских задач в области информационных технологий. Продемонстрирован пример квалиметрической оценки алгоритма решения изобретательских задач в области информационных технологий.
Ключевые слова: квалиметрическая оценка, патент, патентное право, программное обеспечение, ТРИЗ, АРИЗ.
В настоящее время IT-технологии испытывают взрывной рост как на внутреннем, так и на международном рынках. Каждый день разрабатываются тысячи программных продуктов. В то же время растет количество краж как исходного кода программного обеспечения (ПО), так и алгоритма ПО [1-5]. Перед разработчиками ПО стоит острая задача защитить свои программные продукты от недобросовестных конкурентов и «патентных троллей» (patent troll) [6].
Патентование программных продуктов способствует защите разработчиков ПО. Но необходимо отметить, что согласно пункту 5 статьи 1350 ГК РФ «Условия патентоспособности изобретения», программы для ЭВМ не являются изобретениями, то есть полностью запатентовать ПО невозможно. Запатентовать можно только отдельные элементы ПО: исходный код и аудиовизуальные материалы (как литературное произведение), алгоритм (в качестве изобретения), интерфейс (в качестве промышленного образца), логотип (в качестве товарного знака).
В табл. 1 продемонстрировано, как охраняются элементы ПО.
Каждый способ патентования имеет свои гарантии и риски. Кроме того, выбирая способ патентования стоит помнить о необходимости раскрытия информации, и как следствие, возникает возможность обхода патента недоброжелательными конкурентам.
199
