Клюев С.В.

Доктор технических наук, доцент, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Россия

Особенности создания информационной модели функционального перепрофилирования морских нефтяных платформ

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-4-42-57
Аннотация
В статье отмечается, что по завершении жизненного цикла утилизация морских нефтяных платформ (МНП) нецелесообразна и неоправдана с экологической точки зрения, поскольку в результате данного процесса гидросфера подвергается серьезному отрицательному воздействию, чем и обосновывается актуальность перепрофилирования МНП под объекты дру-гого функционального назначения. Рассматривается мировой опыт перепрофилирования МНП под гражданские и промышленные здания. Обращается внимание на то, что перепрофилирова-ние объектов приводит к сокращению сроков строительства, что возможно за счет оптимизации временных параметров демонтажных работ, ненужных при дальнейшей эксплуатации конструктивных частей МНП. Подчеркивается, что рефункционализация МНП, и в том числе создание на их базе так называемых плавучих городов, способна устранить комплекс экологических, социально-экономических и градостроительных проблем, что, однако, требует строгого профессионального подхода и внимательного изучения стадий жизненного цикла МНП до их функционального перепрофилирования и после, что, в свою очередь, может лечь в основу разработки информационной модели изменения функционального назначения МНП. Целью исследования является выявление особенностей разработки информационной модели перепрофилирования МНП под другие объекты, в связи с чем изучены основные типы МНП (глубина и конструктивные решения подводной части, основные достоинства и недостатки), необходимые для создания отдельных информационных блоков, которые должны войти в общую информационную модель перепрофилирования МНП. Также представлена схема информационных сред, где приводится алгоритм работ по созданию информационной модели перепрофилирования МНП с указанием стадий отдельных фаз жизненного цикла.
Сделан вывод о том, что изменение функционального назначения МНП должно выполняться в целях обеспечения экологической безопасности окружающей природной среды, в связи с чем формирование показателей экологической безопасности и энергоэффективности организацион-но-технологических решений изменения функционального назначения МНП необходимо вы-полнить на стадии предпроектирования.
PDF

Метод расчета массивных элементов конструкций на прочность в общем случае их напряженно-деформированного состояния (кинематический метод)

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-3-5-17
Аннотация
Предложен вариант кинематического метода теории предельного равновесия; рассматриваются массивные элементы конструкций, материал которых, в общем случае, анизотропный.
Принята жесткопластическая модель деформируемого твердого тела. Принято допущение, что массивные элементы конструкций разрушаются путем разделения на части, которые относительно мало деформируются («абсолютно жесткие конечные элементы»,АЖКЭ) и имеют 6 степенней свободы в трехмерном пространстве. Процесс разрушения материала идет по бесконечно тонким обобщенным поверхностям разрушения (ОПР), на которых учитывается работа всех действующих внутренних силовых факторов (ВСФ) – 9-ти сил и 9-ти моментов. Рассмотрены тела из однородных изотропных материалов, сопротивляющихся по-разному растяжению и сжатию. Поверхности прочности в пространстве ВСФ описываются соответствующими параметрическими уравнениями.
С использованием уравнения равновесия в форме Лагранжа и принципа максимума Мизеса, а также предложенных параметрических уравнений предельной поверхности, задача определения минимального значения параметра кинематический возможной нагрузки сведена к стандартной задаче линейного программирования (ЛП), которая решается с использованием симплекс-метода.
PDF

Экспериментальные исследования процессов структурообразования композиционных смесей с техногенным механоактивированным кремнеземистым компонентом

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-2-5-18
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы утилизации техногенного волокнистого материала – отходов базальтового производства. Был изучен химический состав техногенного волокнистого материала, установлено, что он на 44% состоит из SiO2. Была изучена с помощью ИК-спектроскопии исходная порода базальта, которая претерпевает изменения при высокотемпера-турной обработке в процессе получении базальтового волокна. Был проведен помол корольков в течение 30 минут, позволяющий достигнуть удельной поверхности 800 м2/кг. Дальнейший помол не приводит к увеличению удельной поверхности, что связано с явлением вторичной агрегации тонкодисперсных частиц. Исследование на РЭМ показали, что «корольки» до помола имеют в основной своей массе округлую либо овальную форму. Были заформованы составы и определены прочностные характеристики образцов на 3 и 28 сутки. Установлен максимальный прирост прочности 59 МПа в возрасте 28 суток у образцов с добавкой 5% размолотых «корольков». При введении корольков в количестве 10% (состав 5) от массы цемента отмечается интенсивный набор прочности в ранние сроки твердения (7 суток) с достижением прочности 38 МПа, немного выше прочности контрольного состава. Введение 15% размолотых «корольков» дают значение прочности немного ниже (32 МПа) значений контрольного состава (37 МПа) на всех стадиях твердения.
PDF

Метод расчета массивных элементов конструкций на прочность в общем случае их напряженно-деформированного состояния (параметрические уравнения поверхности прочности)

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-2-104-120
Аннотация
В механике деформируемого твердого тела различают стержни (один габаритный размер которых существенно больше двух других), пластины и оболочки (один размер которых существенно меньше двух других), массивы (все три размера которых имеют одинаковый порядок). Сложность соответствующих расчетных моделей растет в том же порядке: относительно простыми являются расчетные модели для стержней и стержневых систем, наиболее сложными – расчетные модели для массивных элементов конструкций.
В работе получены параметрические уравнения поверхности прочности в пространстве внутренних силовых факторов (ВСФ) – 9-ти сил и 9-ти моментов для однородных анизотропных тел. Как частные случаи приведены аналогичные уравнения для изотропных тел, по-разному сопротивляющихся растяжению и сжатию, для изотропных тел, одинаково сопротивляющихся растяжению и сжатию. Предложен алгоритм А1 построения искомых сечений поверхностей прочности, заданных параметрическими уравнениями. Предложен алгоритм А2 определения коэффициентов запаса по несущей способности, оставаясь в пространстве ВСФ. Приведены некоторые примеры расчетов, произведенные с использованием предложенных уравнений, алгоритмов и составленных на их основе соответствующих программ для ЭВМ.
Предлагаемый метод расчета массивных тел позволяет реалистичнее оценивать несущую способность массивных элементов конструкций.
PDF

Разработка щелочеактивированных вяжущих на основе техногенных волокнистых материалов

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2023-6-1-60-73
Аннотация
В статье рассмотрены вопросы разработки щелочеактивированных вяжущих на основе техногенных волокнистых материалов. Предложен подход к вторичному использованию техногенных волокнистых материалов в качестве наполнителя композиционных вяжущих. Установлены свойства отходов минеральной ваты. Изучена микроструктура тонкомолотых волокнистых частиц. Были разработаны составы щелочеактивированных вяжущих, при помоле отходов производства базальтового утеплителя до удельной поверхности 300-330 м2/кг с последующим формированием вяжущего по первому способу с уплотнением штыкованием и по второму – прессованием сырьевой смеси вяжущего при давлении 10 МПа. Разработанные со-ставы щелочеактивированного вяжущего прессованием с пределом прочности при сжатии 22,8 МПа, и при уплотнении с последующей штыковкой – 11,8 МПа.
PDF

Плазменно-электролитное получение порошка оксида титана

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-6-75-84
Аннотация
Работа посвящена исследованию плазменно-электролитного процесса реализуемого в условиях катодной полярности активного металлического электрода и его погружении в электролит для получения микро- и наночастиц оксида титана, а также частиц титана размером до 10 мкм, покрытых оксидом титана. Установлено влияние два режима горения разряда, отличающихся тепловыделением и концентрации раствора электролита на распределение частиц по размерам. Повышение напряжения может приводить к горению разряда в дуговом режиме за счет термоэмиссиии электронов и интенсивного нагрева катода-титана. Это в свою очередь приводит к образованию частиц титана размером до 10 мкм, поверхность которых окислена. Установлено что горение разряда в режиме с меньшим тепловыделением приводит к формиро-ванию частиц оксида титана размером менее 1 мкм. Данные порошки можно использовать в аддитивном производстве, порошковой металлургии и в качестве добавок в композиционных материалах.
PDF

Универсальные законы композиции (искусственной и природной формы) на примере башни В.Г. Шухова

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-29-41
Аннотация
Авторы статьи транслируют информацию об изучении композиционной деятельности инженеров Советской России в русле архитектурного течения «конструктивизм». Изучение, анализ и фиксация в графических изображениях шедевров объемно – пространственной композиции в истории инженерной, научной мысли рассматривается авторами, как вычленение из искусственно созданного объекта – организма универсальных законов и средств. Авторы считают, что изучение, анализ и фиксация в схематическом графическом материале высоко-классных образцов науки, техники, инженерии позволяет развивать композиционное мышле-ние, вкус и учит понимать ход и истоки композиционной мысли в дизайне. Изучение формаль-ной (композиционной) сферы Наследия классиков современности и прошлых эпох позволяет выстраивать путь авторской работы над проектом, избегая ошибок и разочарований.
PDF

Исследование плазменно-электролитного процесса получения наночастиц оксида титана

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-70-79
Аннотация
Работа посвящена исследованию процесса получения наночастиц оксида титана при горении высоковольтного газового разряда постоянного тока в атмосфере аргона, когда в качестве одного из электродов используется водный раствор. Установлено, что при использовании водного раствора глицина в среде инертного газа, плазменно-электролитный процесс с использованием стримерного разряда хорошо подходит для получения наночастиц оксида ти-тана. Была выявлена важная закономерность уменьшения размера частиц с повышением давле-ния аргона в камере. Так при повышении давления с 1 МПа до 3 МПа наблюдается резкое уменьшение средних размеров частиц с 62 нм до 16 нм, а уже в процессе повышения давления до 5 МПа изменения в средних размерах частиц не кардинальны. Определено сужение разброса дисперсного состава с повышением давления для давления 1 МПа - ± 40 нм, 3МПа – ± 20 нм и 5 МПа – ± 8 нм. Наличие частиц оксида титана было подтверждено на основании обнаружения плазмонного резонанса при 224, 230 и 235 нм.
PDF

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ СБОРНЫХ ПОДКРАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-4-39-49
Аннотация
Цель работы состоит в анализе результатов испытаний сборных подкрановых балок на выносливость при циклических испытаниях на специально разработанном стенде. Приводится методика проведения таких испытаний. Указывается на недопустимость эксплуатации стальных подкрановых конструкций с трещинами и важность исследований направленных на повышения выносливости и долговечности подкрановых балок. Доказывается необходимость разработки новых подкрановых балок (различных профилей) для повышения срока безаварийной эксплуатации промышленных зданий (использующие мостовые грузоподъёмные механизмы с тяжелым режимом работы) до 25 лет. Доказывается, что разработанная сборная подкрановая балка обладает повышенными (в сравнении со стандартными) характеристики.
PDF

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ СБОРНО-РАЗБОРНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД БАШЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ

https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-3-17-26
Аннотация
В статье предложен новый тип модульного сборно-разборного железобетонного фундамента под конструкции сооружений башенного типа. Приведено численное моделирование и конструктивные особенности изготовления и монтажа фундамента, реализованного по патенту 2633604 «Сборно-разборный фундамент под опору» под реальную башню высотой 30 метров и мощностью ветроэлектрической установки 150 кВ. Снижение материалоемкости достигается за счёт образования полости в каждом типовом модуле и заполнения её грунтом или любым инертным материалом. Результат предлагаемого решения заключается в повышении несущей способности фундамента в целом, увеличении прочности и жесткости его основных соединений, а также упрощении монтажа в сопоставлении с традиционными подходами к конструированию. Причем модули фундамента, где возникают максимальные напряжения могут быть изготовлены из фибробетона.
PDF