Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Динаміка та міцність машин

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/73746

У журналі представлено результати теоретичних і експериментальних досліджень статичної та динамічної міцності, надійності й оптимізації елементів конструкцій сучасних машин і енергетичних установок із широким використанням обчислювальної техніки.

Рік заснування: 1965. Періодичність: 2 рази на рік. ISSN 2078-9130 (Print)

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 27

Автономний метод докалібрування безплатформної інерціальної навігаційної системи у ході експлуатації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Успенський, Валерій Борисович
На сучасному повітряному транспорті широко використовують безплатформні інерціальні навігаційні системи (БІНС). Термін експлуатації таких систем налічує десятиріччя. За цей час можливе погіршення характеристик таких систем, пов'язане з деградацією інерціальних датчиків – гіроскопів та акселерометрів. В цих умовах для підтримки необхідної точності БІНС протягом усього терміну експлуатації необхідно або періодично проводити регламентні роботи з бортовою системою, або безперервно адаптувати модель вимірювань датчиків, що використовується, в частині компенсації виникаючих похибок. Другий з вищевказаних напрямків, який назвемо докалібруванням, має перед першим ту перевагу, що проводиться самою системою автоматично і не вимагає ані додаткового обладнання, ані додаткових робіт з обслуговування. Відомий спосіб докалібрування БІНС заснований на комплексуванні інформації від БІНС та від приймача супутникових радіонавігаційних сигналів (СРС). Таке докалібрування, по-перше, істотно залежить від наявності та якості супутникової інформації, по-друге, можливе лише для інтегрованих навігаційних систем, в яких інерційна підсистема доповнена приймачем СРС. На відміну від відомого способу у цій статті вирішується завдання автономного докалібрування БІНС, яке здійснюється після кожного польоту. Рішення будується на основі лінеаризованої моделі помилок інерційної навігації за крайовими умовами вектора стану (на початку та наприкінці польоту). Зовнішня інформація, що використовується, складається тільки з початкових значень координат і поточних вимірювань баровисотоміра. В результаті рішення наприкінці польоту визначаються похибки гіроскопів та акселерометрів, а також помилка визначення в БІНС кінцевих значень широти та довготи. Похибки датчиків можуть бути використані у наступних вмиканнях системи, що забезпечує підвищення точності її роботи загалом. На типовій програмі імітаційного польоту проведено аналіз придатності та ефективності розробленої методики.
Алгоритми та програмний засіб для обробки зображень структури металевих матеріалів з метою визначення характеристик повзучості
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Грошевий, Михайло Олександрович; Татарінова, Оксана Андріївна; Сенько, Альона Володимирівна
Cтаття містить опис підходу, алгоритмів та програмного засобу для аналізу зображень деформованих структур матеріалів. Розроблений підхід побудовано на виділенні при аналізі мікроструктури матеріалу важливих факторів, що впливають на високотемпературне деформування при повзучості у жароміцному нікелевому сплаві, а саме розмірів каналів та їхньої орієнтації. Розроблений програмний засіб використовує алгоритми перетворення зображень у бінарні чорно-білі за допомогою методу Отсу. Інтенсивність градієнту в кожній точці зображення візуалізується з використанням оператору Собеля. Границі фрагментів визначаються за допомогою детектора країв Кенні. Відрізки прямих ліній знаходяться з використанням перетворення Гафа. Програмний засіб реалізовано на мові програмування Python з застосуванням бібліотеки OpenCV. Описано основні складові частини та надано блок-схему програми. З застосуванням розробленого програмного забезпечення виконано перетворення відомих експериментально отриманих зображень деформованих при температурі 1273К та широкому діапазоні напружень структур зразків з жароміцного нікелевого сплаву CMSX-4 у різні моменти часу. Обговорюються результати аналізу розмірів каналів -фази у сплаві за допомогою кількісного оцінювання перетворених бінарних зображень. Знайдені характеристики були поставлені у відповідність до значення швидкості деформацій повзучості, що була визначена розрахунковим шляхом за відомими експериментальними даними. Показано можливість визначення переходу від ділянки встановленої повзучості до етапу лавиноподібного зростання деформацій та прихованих пошкоджень. Для розглянутого прикладу проведено визначення розташування каналів у представницькому зображенні. Запропоновано методику корегування кривих повзучості з залученням даних обробки зображень структури матеріалу.
Алгоритмічне визначення рівноважного/усталеного положення динамічної системи кінцево-кроковим методом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Плаксій, Юрій Андрійович
Розглядається задача алгоритмічного оцінювання рівноважного/усталеного положення динамічної системи на основі мінімальної кількості вимірювань вихідної величини в рівновіддалених моментах часу. Для цього застосований кінцево-кроковий метод, який полягає в формуванні за певними правилами сум і різниць значень вихідної величини, що розташовані симетрично на осі часу відносно деякого моменту, який можна визначити апріорі. В результаті формуються перевизначені системи лінійних рівнянь відносно введених фіктивних невідомих і на основі необхідної умови існування розв’язку цих систем знаходяться формули для визначення рівноважного/усталеного положення динамічної системи. Наведені алгоритми визначення рівноважного/усталеного положення для наступних математичних моделей вихідної величини: у вигляді постійної складової і затухаючої експоненти, у вигляді постійної складової та затухаючої синусоїди, у вигляді постійної складової і двох незатухаючих синусоїд, у вигляді постійної складової, затухаючої складової і незатухаючої синусоїди. Показано, що в умовах відсутності похибок вимірювань вихідної величини похибка оцінювання рівноважного/усталеного положення перехідного процесу залежить тільки від похибки розв’язання системи лінійних рівнянь. Обговорюються шляхи використання надлишкової кількості вимірювань.
Аналіз стану проблеми вдосконалення бронезахистних властивостей засобів індивідуального захисту: оглядове дослідження
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Добротворський, Сергій Семенович; Трубін, Дмитро Володимирович; Басова, Євгенія Володимирівна; Алексенко, Борис Олександрович; Добровольська, Людмила Георгіївна
В роботі розглянуті питання сучасного напрямку сталого розвитку безпеки України у сфері її обороноздатності. Об’єктом дослідження є засіб персонального бронювання типу бронежелет, а предметом роботи є дослідження процесів руйнування цілосності засіб персонального бронювання типу бронежелет із метою пошуку шляхів покращення їх міцностних характеристик. Захисні бронежилети – це ключовий елемент захисту військових, правоохоронних органів та інших професій, пов'язаних з ризиком для життя. Сучасні матеріали та технології дозволяють виготовляти бронежилети найвищого рівня захисту, забезпечуючи не тільки захист від куль, але й від інших небезпек, таких як вибухи та осколки. Однак, системи повинні мати покращену балістичну ефективність, бути легкими, гнучкими та комфортними для ефективної роботи працівників. Загалом, ефективність захисного бронежилета зумовлена різними факторами, включаючи техніку конструювання бронежилета, тип матеріалів та обробку захисних панелей. В роботі наведено докладний огляд сучасного стану техніки конструювання панелей бронежилетів та різних матеріалів для виготовлення захисних пластин. Наведений докладний аналіз різних видів захисних бронежилетів та їх категорій. Далі будуть наведені різні методи конструювання панелей, їх проблеми та можливі рішення. На закінчення, будуть обговорені різні полімерні волокнисті та майбутні можливі продвинуті матеріали, включаючи вуглецеві нанотрубки (CNT), графен CNT та рідини з підвищеним згущенням (STF), для розробки панелей підсиленого захисту.
Аналіз тріщини зі скінченою електричною проникністю між двома п'єзоелектричними матеріалами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Левченко, Максим; Лобода, Володимир
Досліджується тріщина зі скінченою електричною проникністю між двома п’єзоелектричними матеріалами. Спочатку вважається, що довжина тріщини набагато менша від розмірів тіла, тому останнє розглядається як нескінченно велике. Вважаючи, що електричний потік через тріщину не змінюється по її довжині, будується аналітичний розв’язок поставленої задачі. На основі цього розв’язку знаходиться величина електричного потоку, а також інші компоненти електромеханічного поля. Виводиться також досить проста формула для швидкості звільнення енергії (ШЗЕ), а також для деяких значень електричної проникності середовища тріщини та зовнішніх навантажень обчислюються величина електричного потоку через тріщину та ШЗЕ. Апробація одержаних результатів проведена на прикладі подібної задачі, але для області скінчених розмірів. Використано метод скінченних елементів (МСЕ) і застосовано обернений підхід. Згідно з цим підходом задано електричний потік через тріщину, який отриманий аналітично, і проведено розв’язання з використанням МСЕ. Аналіз отриманих чисельних результатів підтвердив достовірність методики та одержаного аналітичного розв’язку.
Аналітично-чисельне моделювання процесу орієнтації твердого тіла в кватерніонах через послідовність ейлерових кутів для точносного аналізу алгоритмів орієнтації в БІНС
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Плаксій, Юрій Андрійович; Кузнєцов, Юрій Олексійович
Розглянуті дві концепції побудування аналітичних тестових кутових рухів твердого тіла для опрацювання алгоритмів орієнтації при проектуванні бесплатформених систем орієнтування. Перша концепція основана на представленні кватерніона орієнтації в послідовності трьох ейлерових кутів. Друга концепція базується на формалізованому представленні кватерніона у вигляді суперпозиції тригонометричних функцій лінійних аргументів і не має чіткої наочної інтерпретації через кути елементарних поворотів. Аналітичні вирази для модельної кутової швидкості при цьому можуть бути отримані з оберненого кінематичного рівняння в кватерніонах. Розглянутий загальний випадок лінійних кутів Крилова і Ейлера, а також випадок, коли один з кутів не змінюється з плином часу. Проведено аналітично-чисельне моделювання кутового руху твердого тіла і оцінювання точності алгоритма визначення кватерніона на основі розкладень четвертого і п’ятого порядків з попереднім застосуванням алгорима Міллера. Для цього модель тестового руху доповнюється моделюванням ідеальної інформації з виходів датчиків кутової швидкості у вигляді квазікоординат з використанням аналітичних формул для вектора позірного повороту. Показано, що формули п’ятого порядку забезпечують покращення оцінки накопиченого обчислювального дрейфу в порівнянні з формулами четвертого порядку.
Використання візуалізації в рішенні задач багатокритеріального вибору при аналізі складних систем
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Некрасова, Марія Володимирівна
Розглядаються особливості процесу рішення задач багатокритеріального вибору, що пов’язані з необхідністю моделювання переваг особи, що приймає рішення. Ця задача є актуальною, бо більшість складних завдань управління, які вимагають прийняття рішень, є багатокритеріальними. В роботі наведено загальну класифікацію відомих методів та способів вирішення таких завдань. В описі методів акцент робиться на використовувані в них засобів візуалізації. Бо візуальні засоби значно полегшують процес вибору особливо при багатьох критеріях, великій множині альтернатив та неповній інформації. Розглядаються сучасні підходи до візуального аналізу чутливості рішення в методах згортання критеріїв в один, до візуалізації часткового відношення переваги на багатьох альтернативах, до візуального дослідження множини допустимих рішень у просторі критеріїв. Візуальний аналіз у багатокритеріальних завданнях відіграє істотну роль і є невід'ємною складовою інтерактивних методів їх вирішення. Такий інтерактивний підхід до організації процесу прийняття рішення дозволяє більш точно виявити реальні переваги особи, що приймає рішення, та здійснити найкращий вибір.
Використання методів теорії ймовірностей та математичної статистики при управлінні проектами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Некрасова, Марія Володимирівна
Показане місце методів теорії ймовірності та математичної статистики в системі загальнонаукових методів управління проектами. Скорочено описано склад основних методів теорії ймовірності та математичної статистики, найбільш затребуваних при управлінні проектами. Також відмічена роль методу Монте-Карло, бо від призначений для врахування ризику в процесі кількісного аналізу характеристик проекту та прийняття управлінських рішень. Показано можливості управління проектами, які забезпечують методи теорії ймовірності та математичної статистики при управлінні проектами з методології Project Management Body of Knowledge (PMBoK). Показано, що методи теорії ймовірностей та математичної статистики при управлінні проектами з методології PMBoK найбільш потрібні при реалізації наступних груп процесів управління проектом: група процесів планування проекту, група процесів моніторингу та управління проектом.
Динамічний аналіз функціонально-градієнтних пористих сигмовидних сендвич пластин
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Курпа, Лідія Василівна; Шматко, Тетяна Валентинівна; Лінник, Ганна Борисівна; Морачковська, Ірина Олегівна; Тимченко, Галина Миколаївна
В роботі розглянуто проблему дослідження вільних коливань функціонально-градієнтних (ФГ) пористих сигмовидних пластин типу сендвіч, які можуть мати складну геометричну форму та різні типи закріплення. Для розв'язання поставленої задачі використано варіаційно-структурний метод (RFM), який поєднує теорію R-функцій та варіаційний метод Релея-Рітца. Математичну постановку задачі виконано в рамках деформаційної теорії пластин першого порядку(FSDT. Розглянуто пластини, зовнішні шари яких вироблено із функціонально-градієнтних матеріалів (ФГМ), а заповнювач є ізотропним. Для різних моделей розподілення пор (сигмовидне рівномірне та нерівномірне) виведені формули для обчислення ефективних властивостей ФГМ. Числові результати для прямокутних пластин порівняно з відомими результатами, отриманими за допомогою інших методів. Досліджено власні коливання пластин зі складною формою плану. Отримані результати представлені у вигляді таблиць та графіків. Проаналізовано вплив об’ємної долі кераміки, різних видів ФГМ та коефіцієнту пористості на власні частоти коливань пластини.
Застосування обчислювальних методів у задачах аеробалістики. Визначення cпряжених кутів кидання та побудова балістичних траєкторій
(Застосування обчислювальних методів у задачах аеробалістики. Визначення cпряжених кутів кидання та побудова балістичних траєкторій, 2023) Федотов, Денис Сергійович; Овчаренко, Віталій Володимирович; Федоров, Віктор Олександрович
Вивчена задача аеробалістики артилерійських нереактивних снарядів на прикладі спрощеної математичної моделі. Як окремі підзадачі розглянуті: початкова задача, визначення горизонтальної дальності пострілу (метод Рунге-Кутти 4-го порядку з модифікацією поліноміальної інтерполяції); задача оптимізації (метод Пауелла), визначення кутів максимальної дальності — кутів кидання, при яких досягається максимальна горизонтальна дальність; крайова задача (метод стрільби з методом Ньютона-Рафсона/ методом січних/ методом поліноміальної інтерполяції), визначення кутів кидання при заданій відстані та задача знаходження спряжених траєкторій — настильної та навісної траєкторій, при яких досягається однакова горизонтальна дальність польоту снаряда при різних кутах кидання; обернена задача геодезії (метод Вінсенті), визначення геодезичної відстані між двома географічними точками на несферичній моделі Землі WGS-84. Графічно проілюстровані залежності від кутів кидання наступних характеристик: горизонтальна та вертикальна дальності, максимальна вертикальна та горизонтальна складова швидкості, модуль кінцевої швидкості, кут падіння та час польоту снарядів. Обґрунтовано існування спряжених траєкторій та визначено стратегію для інтервального запуску снарядів з метою одночасного враження цілі по різних траєкторіях. Програмування обчислювальних методів, алгоритму розв’язання поставленої задачі та елементи візуалізації були реалізовані за допомогою пакету прикладних програм MATLAB, розроблена методика та програмне забезпечення показали ефективність та можливість їх практичного застосування.
Комп'ютерне моделювання повзучості роторів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Паламарчук, Павло Ігорович; Сенько, Альона Володимирівна; Марусенко, Олексій Миколайович
Розглянуто питання визначення напружено-деформованого стану при повзучості у моделях роторів парових та газових турбін. Формулювання задачі базується на загальному підході механіки суцільного середовища з використанням теорії плину для опису деформацій повзучості. Як метод розв’язання використано метод скінченних елементів у реалізації професійного інженерного програмного забезпечення. Проаналізовано вплив відцентрового навантаження на напружено-деформований стан, що змінюється протягом 10000 год повзучості матеріалу роторів. Розглянуто дві моделі ротору – спрощену циліндричної форми та ротору барабанного типу, що описано геометрією тіла обертання та який складається з кількох циліндричних частин. Завдяки симетрії моделей розрахункові схеми побудовано на основі використання двовимірного скінченного елементу тіла обертання. Застосовано алгоритми для підготовки вхідних даних, що можуть бути рекомендовані для використання у практиці проектування підприємств енергетичної галузі. Для розрахунків повзучості використано гіпотезу плину (закон Нортону). Проаналізовано повзучість моделей в різних температурних умовах з застосуванням у якості їхнього матеріалу різних сталей, що використовуються у турбобудуванні. За результатами виконаного комп’ютерного моделювання повзучості моделей роторів встановлено рівні деформування та характер перерозподілу напружень, що виникають при однаковому навантаженні відцентровими силами в різних температурних умовах, які викликані робочими процесами у турбіні. Проаналізовано рівні напружень та деформацій у роторі барабанного типу та встановлені найбільш навантажені та деформовані його області. Відмічається, що за даними проведеного моделювання для розглянутої моделі ротору барабанного типу накопичений за час аналізу рівень деформацій є помірним та не перевищує 0.4%, що є придатним з точки зору аналізу експлуатаційних властивостей.
Комп'ютерне моделювання повзучості циліндра при його контакті зі стрижнями напівциліндричного перерізу
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Паламарчук, Павло Ігорович
Статтю присвячено опису постановки задачі, підходу до моделювання та отриманим результатам з повзучості товстої труби при її контакті зі стрижнями напівциліндричного перерізу, які розташовані симетрично її центру. Представлено огляд наукових публікацій, виконаних у напрямку моделювання контакту при повзучості, в тому числі з використанням МСЕ. Постановку задачі викладено з урахуванням скінченних деформацій та переміщень. Описано умови контакту, представлено варіаційний функціонал, який використовується для скінченноелементного формулювання задачі. Завдяки наявній симетрії геометричних параметрів та крайових умов задачу розв'язано з використанням постановки плоскої деформації. Областю дискретизації в МСЕ є четверта частина перерізу труби, що контактує з перерізом стрижня у вигляді половини кола. Представлено результати верифікаційних досліджень, виконаних з метою оцінювання достовірності розв'язання задачі повзучості циліндру, навантаженого внутрішнім тиском. Обговорюються різні моделі для опису контактної взаємодії, що є можливим використовувати у програмному комплексі ANSYS. Показано переваги використання Normal Lagrange Method. Проаналізовано деформування при повзучості труби з її контактом зі стрижнем протягом 10000 годин. Наведено отримані шляхом комп'ютерного моделювання розподіли компонентів напружено-деформованого стану за перерізами контактуючих елементів та графік перерозподілу інтенсивності напружень у місці контакту. Обговорюються отримані за допомогою розрахунків характеристики деформованого стану поверхні циліндричної труби, який виникає завдяки впливу контактуючого стрижня. Проведено апроксимацію та представлено аналітичні вирази залежності інтенсивності напружень та довжини лінії контакту від часу. Отримані результати розв'язання задачі повзучості свідчать, що протягом приблизно 1.25 року завдяки контакту труби зі стрижнями на її поверхні утворюються дефекти типу вм'ятин.
Конструкція, апаратна та програмна реалізпація системи управління тепловим режимом установки для високотемпературних випробувань
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Лисенко, Володимир Валерійович; Мєтєльов, Володимир Олександрович; Татарінова, Оксана Андріївна; Фесюков, Олексій Володимирович
Надано опис конструкції, системи управління та програмної реалізації управління тепловим режимом експериментальної установки для випробувань на повзучість, яку розроблено в Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут". В результаті проведення тестування автоматизованої системи управління та контролю температури було встановлено основні характеристики системи. Визначено, що діапазон завдання регулювання температури від 0 до 999С. Робочий діапазон нагрівання від 100 до 500С. Встановлено, що при виконанні умов розміщення зразку і забезпеченні потрібної термоізоляції камери нагрівання, абсолютне значення середньої похибки регулювання температури має значення, що не перевершує ±2С. Середнє-квадратичне значення похибки регулювання не більш ±1,6С. Визначено, що стабільність підтримання температури залежить від місця розміщення зразку: в центральній зоні камери значення коливань температури є меншими, ніж при нижньому розміщенні зразку. Час циклу вимірювання і регулювання температурного режиму 1,0012 сек. Потужність нагрівачів складає 2х1200 Вт (при фазному включенні) і 2х3500 Вт (при лінійному). Мікроконтролер, задіяний у системі, має ресурси для підключення додаткових модулів і первинних перетворювачів, що надає змогу розширення функціональних можливостей системи шляхом організації додаткових вимірювальних каналів. Наведено перші результати тестування при дослідженні повзучості плоских зразків з алюмінієвих сплавів. Характер отриманої за вимірами деформації зразків кривої повзучості повністю відповідає класичним її формам з трьома ділянками. Надано вигляд фрагменту зруйнованого зразку. Модульна конструкція, універсальність і високі технічні характеристики системи та установки у цілому дозволяють її використання при проведені різноманітних експериментів у наукових дослідженнях і в навчальному процесі.
Корекція норми кватерніона орієнтації в алгоритмах БІНС: розрахункові схеми нормування і їх ефективність
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Плаксій, Юрій Андрійович
Розглядається задача корекції норми обчисленого кватерніона орієнтації в алгоритмах функціонування безплатформених інерціальних навігаційних систем. Розглянуто два існуючих підходи до процесу корекції, перший підхід полягає в нормуванні кватерніона повороту на такті обчислень, другий підхід полягає в нормуванні результуючого кватерніона. Приведено 5 відомих розрахункових схем корекції норми. Для моделювання тестового руху в роботі застосовано аналітичну кватерніонну кінематичну модель обертання, основану на послідовності трьох поворотів, що відповідають кутам Крилова. Розглянуто випадок лінійної залежності кутів елементарних поворотів від часу. Модель забезпечує отримання в аналітичному вигляді проекцій вектора кутової швидкості твердого тіла на зв'язані осі і відповідних квазікоординат на такті обчислень. Результати чисельного моделювання еталонного руху для заданого набору частот представлені у вигляді залежностей проекцій вектора кутової швидкості твердого тіла від часу і побудованих траєкторії в конфігураційному просторі параметрів орієнтації. Для визначення кватерніона повороту на такті використано алгоритм Міллера, який дозволяє отримати приріст вектора орієнтації на основі ідеальної інформації з датчиків кутової швидкості у вигляді квазікоординат. Перетворення до кватерніона повороту відбувається за допомогою відповідних розкладень тригонометричних функцій кута істинного повороту (модуля вектора орієнтації) в ряд. На основі програмно-чисельного експерименту показано, що найкращий результат корекції норми обчисленого кватерніона в сенсі мінімальної похибки норми дає одна із схем фінітного нормування, для якої відсутня операція ділення і яка забезпечує стійкість в часі процесу корекції норми. Приводяться результати чисельного моделювання модельного обертального руху твердого тіла і відпрацювання схем корекції норми обчисленого кватерніона орієнтації.
Мінімізація ваги лопаті повітряної установки адаптивним гібридним методом оптимізації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лапітан, Костянтин Євгенович; Місюра, Сергій Юрійович; Лістрова, Дар'я Вадимівна; Руденко, Тетяна Миколаївна; Місюра, Євгенія Юріївна; Васильєв, Анатолій Йосипович
У різних галузях інженерної практики, таких як турбобудування, енергетичне машинобудування широко застосовуються елементи тонкостінних конструкцій, які функціонують в умовах підвищених навантажень при взаємодії з повітряним або водним середовищем. До них відносяться лопаті робочих коліс радіально-осьових та поворотно-лопатевих гідротурбін, лопасті вітроенергетичних установок. Проектування високоефективних машин і споруд, які мають необхідний рівень надійності, потребує визначення їх оптимальних характеристик. У статті запропоновано адаптивний метод знаходження мінімуму довільної гладкої функції багатьох змінних. Метод використовувався для розв’язання еталонної задачі оптимізації функції у формі долини. Суть запропонованого алгоритму полягає в послідовному наближенні до дна долини і подальшому русі в бік зменшення цільової функції. Порівняння результатів обчислення точки мінімуму функції виконується як безградієнтним, так і градієнтним методами, а саме: Пауелла, Хука - Дживса, методом найкрутішого спуску та розробленим методом. Встановлено, що ефективність запропонованого методу перевищує звичайні пошукові алгоритми, але він не позбавлений недоліків. Запропоновано метод, який представляє собою ряд гібридних методів, які утворюють гібридну коаліцію. Запропонований гібридний алгоритм не забезпечує задовільного результату в «єдиному» пошуку. Алгоритм пошуку досягає точки, де всі значення функції в оточуючих точках перевищують значення в отриманій точці, і алгоритм не може подолати бар’єр. Для вирішення даної задачі необхідно взяти отриману точку за нову початкову і повторити алгоритм знаходження мінімуму функції, тобто використати метод мультистарту. Запропонований метод використовувався для вирішення задачі оптимізації лопаті повітряної установки, яка зводилася до задачі безумовної оптимізації методом штрафних функцій, але функція цілі мала суттєво долинну структуру. Отримано оптимальні значення товщини перетину, що дозволило побудувати лопатку з покращеними характеристиками.
Порівняльний аналіз динамічних характеристик суцільнометалічної, складної та композиційної лопаток із однаковим профілем з урахуванням впливу з'єднання елементів та аеродинамічних навантажень
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мартиненко, Володимир Геннадійович
В роботі представлений порівняльний аналіз динамічних властивостей лопаток однієї роторної машини, що мають одну і ту ж саму форму профілю, але виконані з трьох різних матеріалів, а саме алюмінієвого сплаву, складного матеріалу, що поєднує в собі алюмінієвий сплав та сталь, та композиційного матеріалу, яким виступає односпрямований склопластик. У випадку суцільнометалічної лопатки, її профіль та хвостовик виконані з алюмінієвого сплаву. У випадку складного матеріалу профілю лопатки хвостовик виконаний із сталі, що є також складовою частиною матеріалу профілю. У випадку композиційної лопатки хвостовик є сталевим та з’єднаний у кореневому перерізі з її композиційним пером. Основна увага при порівнянні моделей механічної поведінки трьох типів лопаток приділяється впливу з’єднання складних та композиційних елементів із хвостовиком на динамічні характеристики лопатки в цілому, що досягається за допомогою розгляду контактних взаємодій елементів під дією відцентрових та аеродинамічних навантажень та подальшій передачі переднапруженого стану лопаток у модальний аналіз для визначення динамічних характеристик зразків та їх порівняння. Для коректного відображення закріплення елементів у робочому колесі вентилятора у випадку алюмінієвої лопатки розглядається сектор циклічної симетрії ротора, що дає змогу зробити висновок про можливість подальшого окремого розгляду лопатки для визначення її динамічних характеристик за рахунок набагато більшої жорсткості з’єднання лопатки із робочим колесом у порівнянні із жорсткістю пера лопатки та поширене на випадок складної лопатки розглядом сталевого хвостовика із алюмінієвим профілем з жорстким затисненням моделі по контактним поличкам хвостовика, а на випадок композиційної лопатки розглядом пера із жорстким затисненням у кореневому перерізі, де відбувається кріплення до сталевого хвостовика лопатки. Результати порівняльного аналізу динамічної поведінки трьох типів лопаток однакового профілю представлені у вигляді дослідження власних частот та форм коливань лопатки.
Програмний засіб для обробки даних з довготривалої міцності матеріалів з використанням кривих Едвардса
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бреславський, Дмитро Васильович; Хорошун, Андрій Сергійович; Сенько, Альона Володимирівна; Татарінова, Оксана Андріївна
Надано опис розробленого програмного засобу для збереження та аналізу даних з високотемпературного деформування та довготривалої міцності металевих матеріалів. Для його реалізації як веб-застосунку обрано веб-фреймворк з відкритим кодом Laravel. Рішення Voyager використовується спільно з ним як графічний інтерфейс для взаємодії з базою даних. Для побудови графіків використовується рішення на мові програмування JavaScript з використанням технології Canvas. Описано основні класи та компоненти. За допомогою діаграм варіантів використання показано можливість застосування програмного засобу в інженерній практиці обробки даних експериментальних високотемпературних досліджень повзучості та руйнування. Запропоновано підхід та алгоритм для апроксимації кривих довготривалої міцності загального вигляду, що включають різні типи руйнування, з застосуванням кривих Едвардса. З їхнім використанням отримано аналітичний нелінійний вираз для функціональної залежності між часом до руйнування та руйнівним напруженням. Обговорюються апроксимації різних типів кривої довготривалої міцності, що відповідають процесам накопичення пошкоджуваності у матеріалі за різними типами фізичних механізмів. Продемонстровано небажану можливість отримання завищеного значення часу до руйнування у випадку малих та середніх значень напружень без використання інформації щодо ділянок міжзеренного руйнування, руйнування завдяки окисленню чи корозії та старіння на кривій довготривалої міцності. Використання розробленого програмного засобу , підходу та способу аналітичного представлення функціональної залежності значень руйнівного напруження від часу в еволюційному рівнянні для параметру пошкоджуваності дозволяє проводити уточнені розрахунки елементів конструкцій, що працюють в умовах високотемпературного навантаження.
Розробка мобільного застосунку для перевірки рівня знань англійської мови з використанням мови програмування Swift та фреймворку UIKit
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Красуля, Дар'я Олексіївна; Іванченко, Ксенія Вікторівна; Іванченко, Дмитро Анатолійович
Ця наукова робота спрямована на розробку та впровадження інноваційного мобільного застосунку, спрямованого на оцінку рівня знань іноземних мов. Основна мета дослідження полягала в створенні зручного та швидкого інструменту, який дозволяє користувачам не лише визначати свій рівень мовної компетенції, а й виявляти недоліки та визначати оптимальний шлях для подальшого вдосконалення. В ході дослідження було ретельно проаналізовано існуючі методики та системи оцінювання мовних навичок. На основі цього аналізу були сформульовані докладні функціональні та нефункціональні вимоги до розроблюваного програмного продукту. Вибір технічних та програмних інструментів, зокрема мови програмування Swift та операційної системи IOS, був обгрунтований їхньою актуальністю та можливістю створювати застосунки для всіх пристроїв у екосистемі Apple. Суттєвою частиною роботи було створення бази даних, використовуючи нереляційну систему Realm для мобільних пристроїв. Застосунок взаємодіє з даними у форматі JSON, що дозволяє ефективно завантажувати та відображати списки питань для користувачів. В процесі розробки використовувалися такі бібліотеки, як Foundation, UIKit, RealmSwift та інші, з метою забезпечення оптимальної продуктивності та надійності застосунку. Особлива увага приділялася створенню інтуїтивно зрозумілого та зручного інтерфейсу для користувачів. Процес розробки включав в себе ретельне проектування логіки та структури мобільного застосунку з метою забезпечення максимальної зручності під час використання. Однією з ключових частин дослідження було тестування розробленого застосунку. Здійснювались UI тестування для перевірки коректності та зручності інтерфейсу, тестування сумісності для впевненості у роботі на різних пристроях та функціональне тестування для перевірки відповідності всіх визначених вимог. В результаті дослідження була успішно розроблена інформаційна система для автоматизованого тестування, яка відповідає високим стандартам та вимогам. Отримані результати можуть служити основою для інтеграції програми у навчальний процес або для надання студентам можливості отримати практичні навички в оцінці своєї мовної компетенції.
Розробка програмного забезпечення для моделювання та візуалізації мікроструктури матеріалу методом клітинних автоматів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Водка, Олексій Олександрович; Шаповалова, Марія Ігорівна; Розова, Людмила Вікторівна; Гріцкова, Валерія Іванівна; Корж, Анастасія Сергіївна; Мітясов, Нікіта Олександрович; Семененко, Олег Сергійович; Скринник, Катерина Юріївна; Чепела, Юлія Володимирівна
Мікроструктури, як організація та розташування матеріалів на мікроскопічному рівні, мають суттєвий вплив на властивості та поведінку матеріалів, тому відіграють важливу роль для багатьох наукових і технічних галузях. Важливість синтезу внутрішньої структури полягає в можливості аналізу та вивчення взаємодії між елементами матеріалу, а також визначення оптимальних параметрів для досягнення бажаних властивостей. Дослідження та відтворення мікроструктур сприяють розробці нових матеріалів з унікальними властивостями в різних галузях, включаючи електроніку, авіацію, медицину та енергетику. Одним із ключових напрямків розвитку технології є візуалізація мікроструктур, яка дозволяє перетворити складні дані про внутрішню будову на зрозумілі візуальні моделі, спрощуючи аналіз та інтерпретацію. У роботі описано інформаційну систему "MaterialViz", яка дозволяє детально вивчати структуру матеріалу. Вона включає зручний інструментарій для аналізу та дослідження структурних характеристик матеріалів, а також можливість тривимірної візуалізації даних, що покращує розуміння структури та взаємодії його елементів. Користувачам надається можливість збереження та завантаження результатів досліджень, що сприяє зручності роботи та співпраці з іншими дослідниками. Використання додатку можливе в різних галузях, включаючи матеріалознавство, металургію, енергетику, електроніку та біомедицину, допомагаючи дослідникам оптимізувати та розробляти нові матеріали з покращеними характеристиками. Загалом, комп'ютерний застосунок "MaterialViz", є потужним інструментом для аналізу та вивчення структури матеріалів, що допомагає здійснювати глибокий аналіз та отримувати цінні візуальні висновки. Розроблена інформаційна система, призначена для комп'ютерного моделювання мікроструктур матеріалу за допомогою ряду методів імовірнісних клітинних автоматів. Реалізовані чотири типи алгоритми росту кристалів, що вирішує поставлені завдання та відповідає всім вимогам.
Розробка програмного засобу для дистанційного контролю знань
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ковтун, Олександр Миколайович; Лінник, Олексій Сергійович; Іванченко, Ксенія Вікторівна
Метою даної дослідження було розроблення та впровадження інформаційної системи для оцінки та тестування знань студентів з метою спрощення процесу створення тестів та оцінки навчальних досягнень викладачів. У ході роботи був проведений огляд існуючих комп'ютерних навчальних програм, аналіз ринку сучасних аналогів, та на основі отриманих даних сформульовано функціональні та нефункціональні вимоги до розроблюваного програмного продукту. Виходячи з поставлених вимог, було обрано технічні та програмні засоби для розробки програми, а саме мова програмування JavaScript та фреймворк ReactJS для розробки клієнтської частини веб-застосунку, що дозволяє швидко та зручно розробляти інтерактивні користувацькі інтерфейси та гарантує стабільну роботу системи. Серверна частина застосунку реалізована за допомогою потужного та гнучкого фреймворку Spring, який дозволяє створювати масштабовані та високопродуктивні веб-додатки. Для досягнення поставленої мети в роботі вирішуються наступні задачі: реєстрація нового користувача, редагування даних користувача,вхід та вихід користувача в/із системи, перегляд/створення/редагування/видалення навчальної групи, перегляд студентів обраної групи, перегляд/створення/редагування/видалення/публікація тесту, перегляд/створення/редагування вправи у окремому тесті, отримання всіх вправ у вибраному тесті, призначення тесту на проходження обраній групі, можливість переглянути/здати призначені користувачу (його групі) тести, можливість перевірити вправи та виставити оцінку (деякі вправи можуть бути оцінені системою автоматично, якщо викладач задав вірну відповідь для порівняння), можливість переглянути результат за зданий тест. Була спроектована та побудована база даних MySQL відповідно до описаної моделі даних яка відповідає третьому ступеню нормалізації. Розроблено структурну та функціональну схеми системи. Виділено три ролі користувачів: адміністратор, викладач, студент. Велике значення приділялося забезпеченню простоти та зручності користування продуктом користувача, оскільки це грає ключову роль у використанні програмного забезпечення. У процесі розробки програми велика увага була приділена створенню інтуїтивно зрозумілого та комфортного інтерфейсу. Як результат, була створена інформаційна система для автоматизованого тестування, яка успішно виконує поставлені завдання і відповідає всім визначеним вимогам, а також є цілком готовою до практичного впровадження. Отримані результати можуть бути використані як для інтеграції програми у навчальний процес, так і для надання студентам можливості отримати практичні навички.