БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНФЕРЕНЦИИ

<< ГЛАВНАЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 77 |

«Неделя Науки СПбГПу Материалы научно-практической конференции с международным участием 2–7 декабря 2013 года ЛУЧШИЕ ДОКЛАДЫ Санкт-Петербург•2014 ББК 74.58г Н 42 Неделя науки ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Неделя Науки СПбГПу

Материалы

научно-практической

конференции

с международным участием

2–7 декабря 2013 года

ЛУЧШИЕ ДОКЛАДЫ

Санкт-Петербург•2014 ББК 74.58г Н 42 Неделя науки СПбГПУ : материалы научно-практической конференции с международным участием. Лучшие доклады. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2014. – 472 с.

В сборнике публикуются материалы докладов студентов и аспирантов, отобранные по результатам проведения секционных заседаний научно-практической конференции с международным участием «Неделя науки Санкт-Петербургского государственного политехнического университета». Доклады отражают современный уровень научно-исследовательской работы студентов и аспирантов политехнического университета и других вузов и организаций в области фундаментальных, технических, экономических, социальных и гуманитарных наук.

Представляет интерес для специалистов в различных областях знаний, учащихся и работников системы высшего образования и Российской Академии наук.

Ответственные редакторы редакционной коллегии Совета по НИРС СПбГПУ:

В.Э. Гасумянц, Д.Д. Каров Конференция проведена при финансовой поддержке Комитета по науке и высшей школе Правительства Санкт-Петербурга.

Издается по решению редакционно-издательского совета Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.

© Санкт-Петербургский государственный ISBN 978-5-7422-4329-8   политехнический университет, Материалы лучших докладов Недели науки СПбГПУ

ПРИКЛАДНЫЕ РАЗРАБОТКИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

В ОБЛАСТИ ИНЖЕНЕРНЫХ НАУК

УДК 693. А.И. Ялышев, И.В. Лисовский (Санкт-Петербургский государственный политехнический университет)

О ГАРМОНИЗАЦИИ ИНОСТРАННОГО

ИНЖЕНЕРНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Цель работы – изучение возможностей и выявление недостатков зарубежного программного обеспечения (ПО), его несоответствия российским нормам и предложение путей решения данного вопроса.

В качестве примера взят программный комплекс Vertex BD, который является продуктом финской кампании Vertex Systems Oy, специализирующейся на проектировании каркасных сооружений. Компания основана в 1977 году в городе Тампере, имеет 35-летний опыт успешных разработок и представляет сегодня срез уникальных современных решений для проектирования, объектного моделирования, управления данными, производственных интернет-приложений. Данный программный комплекс позволяет оптимизировать весь процесс проектирования и строительства каркасных сооружений из стали, дерева и ЛСТК. В настоящее время в РФ подобные ПО не разработаны.

Суть ПО состоит в том, что работа инженера проводится в 2D и 3D пространствах одновременно, в результате чего получается полноценная электронная модель проектируемого сооружения, которая импортируется в расчетный модуль, производящий полный прочностной обсчет конструкции. По созданной модели сооружения в программной среде, автоматически создается комплект документации:

архитектурные чертежи;

рабочие чертежи;

спецификации материалов;

ведомости объемов;

кодированные файлы для производства.

Данный комплект автоматически изменяется (пересчитывается) при внесении корректировок в модель сооружения.

С октября 2012 года компания Vertex Systems Oy вышла на российский рынок, представив лишь один продукт из своей линейки – Vertex Building Design. Данный программный комплекс позволяет осуществлять проектирование стальных (черная сталь, тонкостенная сталь) и деревянных каркасных сооружений жилого, коммерческого и производственного назначения.

В основе программного обеспечения лежит принцип BIM (Building Information Model), что подразумевает под собой, математическое описание физических характеристик каждого элемента сооружения (геометрического примитива модели):

облицовочные материалы;

изоляционные материалы;

отделочные материалы;

инженерные сети.

На рис. 1 представлено рабочее пространство программного комплекса.

В результате детального изучения программного комплекса, выдаваемой им документации и анализа работы расчетного модуля, которая производится в соответствии с европейскими нормами, и их сопоставления со статьями, представленными в [1], были выявлены следующие проблемы:

1. Расчетный модуль производит прочностной обсчет в стандартах EUROCODE, что является несоответствием принятым в Российской Федерации нормам согласно документам [1, 3–10] и статье [2].

Например, можно утверждать, что в СНиП II-23 «Стальные конструкции» даны более высокие требования по ударной вязкости для стальных конструкций, что вызвано российскими климатическими особенностями, в частности, большими перепадами температур. В Еврокоде EN 991-1-3 даны коэффициенты снеговых нагрузок, которые рассчитываются в соответствии с картой снеговых нагрузок на грунт для Европы, а также таблицей зависимости между высотным положением местности и снеговыми нагрузками, с данными по европейским регионам. В [4] приведены данные по снеговым нагрузкам, необходимые для расчета аналогичных коэффициентов. В Европе максимальные нагрузки доходят до 95 кг/м2, в России минимальные – 80 кг/м2, максимальные – 560 кг/м2. Тем самым ставится под угрозу безопасность сооружений, и в некоторых случаях происходит необоснованное удорожание конструкции при использовании европейских норм.

Учитывая, что более 2/3 территории России расположены в зоне вечной мерзлоты, требуются специальные проектные и конструктивные решения (подполья, перекрытия и т.д.). В таких зонах в Европе, в принципе, не строят многоэтажных зданий. Глубина промерзания грунта в России больше. Вследствие различной эксплуатационной температуры зданий, теплопроводность в России и в Европе рассчитывается при различающихся температурах (0°С и 10°С, соответственно) [2]. По российским климатическим условиям невозможно применять конструкции окон, стен, вентиляции, указанные в европейских нормах, так как в этом случае будет происходить промерзание и разрушение конструкций.

На территории РФ имеются участки с опасностью возникновения склоновых процессов – оползней, селей, лавин и т.д. (в СНиП 2.06.15-85 «Инженерная защита территорий от затопления и подтопления» приведено распределение опасных геологических процессов по территории РФ). При этом в Еврокодах даны самые общие требования к расчету фундаментов, в основном, по типам сооружений, и отсутствуют требования к исходным Материалы лучших докладов Недели науки СПбГПУ данным и особенностям расчетов фундаментов на специфических и слабых грунтах, которые распространены в РФ. В то же время в европейских стандартах практически отсутствуют требования к технологиям (процедурам) выполнения инженерно-геологических изысканий, они делегированы в национальные приложения. Есть различия в номенклатуре грунтов и классификационных показателях грунтов [2].

40% территории РФ является сейсмоопасной зоной. Анализ показывает, что расчетные сейсмические нагрузки и стоимость при расчете по Еврокоду EN 1998 существенно выше по сравнению с расчетами по СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» при тех же параметрах.

В результате сопоставления требований выявлено, что соотношение величин расчетной сейсмической нагрузки по российским и европейским нормам составляет 1,4. В результате увеличение в стоимости объектов при расчетах по Еврокоду 1998 и СНиП II-7-81 может достигать 20–40% (в зависимости от условий строительства и типов конструкций, интенсивности сейсмических воздействий) [2].

Карты общего сейсмического районирования территории Российской Федерации по СНиП II-7-81 «Строительство в сейсмических районах» отражают 10%, 5% и 1% вероятность возможного превышения в течение 50 лет интенсивности сейсмических воздействий и соответствуют повторяемости сейсмических сотрясений в среднем один раз в 500, 1000 и 5000 лет. При этом в Еврокоде EN 1998 используется только одна карта, которая соответствуют повторяемости сейсмических сотрясений в среднем один раз в 500 лет, что менее прогрессивно, чем в СНиП II-7-81.

2. Выдаваемая проектная и рабочая документация не соответствует российским стандартам оформления [10].

При выявлении и анализе данных вопросов можно сделать следующие рекомендации:

1. Решить проблему несоответствия расчетного модуля российским нормам с использованием различных подходов, среди которых можно выделить:

поиск альтернативного утвержденного в РФ расчетного программного обеспечения и интеграция его с Vertex BD (наиболее актуальное решение исходя из экономических соображений);

корректировку алгоритма работы имеющегося расчетного модуля и его модернизация, в результате которой должно быть достигнуто полное соответствие стандартам, установленным на территории РФ. Производить данную работу следует на основании документов [1–10].

2. Сделать корректировку алгоритма программного обеспечения по составлению проектной и рабочей документации согласно требованиям существующих отечественных норм [2].

По результатам выполненной работы можно сделать следующие выводы:

1. Расчеты в программном комплексе Vertex BD (в настоящий момент) не обеспечивают должный уровень безопасности, пока не будет проведена процедура согласования работы ПО с российскими нормами (приведенными выше), из-за чего в некоторых случаях стоимость проекта может быть необоснованно завышенной.

2. Модернизация иностранного инженерного ПО является сложным процессом, требующим не малых финансовых и временных затрат, а также интеллектуальных ресурсов и базы знаний.

3. Для решения вопросов по целесообразности проекта необходимо сначала проанализировать рентабельность этих действий.

В результате решения поставленных вопросов:

в строительной индустрии Российской Федерации может появиться совершенно новый программный комплекс, который позволит оптимизировать и ускорить процесс проектирования стальных и деревянных конструкций;

будет сведена к минимуму несогласованность действий проектировщиков и строителей;

снизится стоимость проектирования (в результате уменьшения трудозатрат);

появится возможность жесткого контроля всего жизненного цикла проекта.

1. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений от 30.12.2009г. ФЗ №384.

2. Фаликман В.Р. О европейских и российских строительных нормах проектирования и проблемах их гармонизации. – МГСУ, 2010. – 7 с.

3. ГОСТ Р 54257-2010. Надежность строительных конструкций и оснований.

4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.

5. СНиП II-23. Стальные конструкции.

6. СНиП 21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений.

7. СНиП II-7-81. Строительство в сейсмических районах.

8. СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территории от затопления и подтопления.

9. СНиП II-А.3-62. Классификация зданий и сооружений.

10. ГОСТ Р 21.1101-2009. Основные требования к проектной и рабочей документации.

УДК (Санкт-Петербургский государственный политехнический университет)

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ АРГОНОДУГОВОЙ

СВАРКИ НЕПЛАВЯЩИМСЯ ЭЛЕКТРОДОМ И ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ

Дуговая сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов широко применяется в различных областях индустрии: судостроении, автомобильной промышленности, вагоностроении и т.д. Сущность процесса заключается в передачи тепла от электрической дуги заготовке. При этом неплавящийся вольфрамовый электрод выступает в роли катода, а заготовка – в роли анода. Сварку осуществляют как на постоянном токе прямой полярности, так и на переменном (для сварки алюминиевых сплавов), когда в один полупериод вольфрам является катодом, изделие – анодом, а в другой полупериод вольфрам становится анодом, изделие – катодом. Температура плазменной дуги составляет от 12000 до 20000 К, что является достаточным для образования сварочной ванны и возможности неразъёмного соединения двух металлов. Электрическая дуга, сварочная ванна и околошовная зона защищены от влияния окружающей среды потоком инертного газа.

Особенность плазменной сварки заключается в более высокой температуре сварочной дуги (до 30000 К) и её меньшем диаметре по сравнению со свободно горящей дугой. Эти плюсы достигаются благодаря углублению электрода внутрь более узкого, по сравнению с аргонодуговой горелкой, сопла, а также введению дополнительного внешнего сопла, обеспечивающего поджатие плазменной дуги, а также защиту и охлаждение околошовной зоны. За счёт этого обеспечивается более глубокое проплавление, меньшая ширина сварного шва, а, следовательно, и зона термического влияния. Прочностные характеристики сварного шва, выполненного плазменной сваркой, выше, чем у швов, заваренных аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом.

Компьютерное моделирование процессов сварки позволяет наглядно сравнить два этих способа сварки, подобрать оптимальные сварочные режимы, уменьшить деформации от нагрева, рассчитать глубину проплавления и профиль сварочной ванны, что позволяет оптимизировать технологический процесс сварки Стационарная двухмерная модель аргонодуговой сварки неплавящимся электродом и плазменной сварки была рассчитана с помощью программного пакета ANSYS CFX. В программе учтены уравнения баланса энергии, неразрывности, движения и система уравнений Максвелла. Также при моделировании сварочной ванны был учтен эффект Марангони (см. [1, 2, 5]), влияющий на её форму и глубину проплавления.

Для компьютерного моделирования процесса аргонодуговой сварки неплавящимся электродом была принята следующая геометрия расчётной области: вольфрамовый катод диаметром 3,2 мм, керамическое сопло диаметром 20 мм и свариваемая деталь из нержавеющей стали толщиной 10 мм. Расстояние между катодом и деталью – 5 мм, между катодом и соплом – 4 мм. Расход инертного защитного газа (аргона) составляет 15 л/мин.

Расчётная область схематически показана на рис. 1.

Рис. 1. Расчётная область, используемая при моделировании аргонодуговой сварки Конструкция плазменной горелки направлена на концентрирование сварочной дуги и придание ей цилиндрической формы в отличие от конической, характерной для дуги, свободно горящей в инертном газе. Диаметр вольфрамового катода – 1.6 мм, диаметр внутреннего сопла, обеспечивающего сжатие плазменной дуги – 4.1 мм, диаметр внешнего сопла, обеспечивающего защиту сварочной ванны от действия окружающей среды и дополнительное сжатие дуги – 13.9 мм. В качестве анода была выбрана деталь из нержавеющей стали толщиной 10 мм. Расстояние между срезом сопла и деталью – 10 мм, катод углублён внутрь сопла на 4.1 мм. Расход инертного плазмообразующего газа (аргона) составляет 4 л/мин. На рис. 2 представлена расчётная область плазменной сварки.

На рис. 3 и рис. 4 представлены результаты компьютерного моделирования – распределения температуры в плазменной дуге в случае плазменной и аргонодуговой сварки.

Белой областью на свариваемой детали показана сварочная ванна (металл в расплавленном состоянии). Данные распределения и профили сварочной ванны соответствуют результатам, полученным в других программных продуктах (см. [1, 3, 4]) и результатам экспериментов (см. [1, 2, 4]).

Рис. 3. Распределение температуры в плазменной Рис. 5. Распределение температуры в плазменной дуге в случае плазменной сварки при токе 150 А дуге в случае плазменной сварки при токе 200 А Рис. 4. Распределение температуры в плазменной дуге в случае аргонодуговой сварки Рис. 5 и рис. 6 демонстрируют профили сварочных ванн, а также распределения температуры в дуге в случае плазменной и аргонодуговой сварки при силе токе 200 А. При увеличении силы тока наблюдается увеличение глубины проплавления свариваемой детали без значительного увеличения ширины сварного шва, а, следовательно, и зоны термического влияния, что положительно влияет на прочностные характеристики сварного шва и околошовной зоны. Рис. 7 и рис. 8 представляют функцию потока плазмы и наглядно демонстрируют способность горелки для плазменной сварки концентрировать дугу за счёт более узкого, по сравнению с аргонодуговой горелкой, внутреннего сопла и наличия внешнего сопла.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 77 |
 


Похожие материалы:

«БЕЛАРУСЬ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ МАТЕРИАЛЫ V Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Гомель, 24 мая 2012 года Гомель 2012 УДК 316.75(042.3) ББК 66.0 Б43 Редакционная коллегия: д-р социол. наук, проф. В. В. Кириенко (главный редактор) канд. ист. наук, доц. С. А. Юрис канд. ист. наук, доц. С. А. Елизаров канд. геогр. наук, доц. Е. Н. Карчевская преподаватель А. В. Домород канд. юрид. наук, доц. С. П. Кацубо канд. юрид. наук, доц. Н. С. Ищенко канд. экон. наук, доц. О. ...»

«Россия в Арктике XXI век: среда обитания, общество, освоение Материалы I Всероссийской молодёжной конференции 14-15 июня 2012 г. Издательство Томского политехнического университета 2012 УДК ББК Россия в Арктике. XXI век: среда обитания, общество, освоение: материалы I Всероссийской молодёжной конференции, 14-15 июня 2012 г. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. – 236 с. В сборнике отражены основные направления в изучении Арктики: поиск и разведка полезных ископаемых, ...»

«Материалы VI-й Международной студенческой научно-практической конференции СТУДЕНЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ПОИСК – НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИЮ XXI ВЕКА, ТОМ 2 25 апреля 2014 года Рязань – 2014 ДК 001: 1, 3, 5, 6, 16, 33, 37, 55, 57, 63, 91, 93/94, 311, 314 Студенческий научный поиск – науке и образованию XXI века Материалы VI-й Международной студенческой научно-практической конференции, 25 апреля 2014 г., СТИ, г. Рязань, том 2. Под общей ред. проф. А.Г. Ширяева; доц. А.В. Барановского. – Рязань, СТИ, 2014. – 400 ...»

«МАТЕРИАЛЫ XLIХ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Студент и научно-технический прогресс 16–20 апреля 2011 г. ИСТОРИЯ Новосибирск 2011 УДК 93/95 ББК Гзя 431 Материалы ХLIХ Международной научной студенческой конференции Студент и научно-технический прогресс: История. / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2011. 259с. Конференция проводится при поддержке Президиума Сибирского отделения Российской Академии наук, Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 11-04-06805-моб_г), ...»






 
© 2013 www.kon.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»