Предложена методика интегрирования в расчетную практику прикладных программ MS Office совместно с математическим пакетом MathCAD. Приведен алгоритм расчета и рассмотрены различные варианты решения задачи при изменении параметров расчетной схемы стержневой системы на примере балки в программной среде MS Excel.

Ключевые слова: стержневые системы, алгоритм, моделирование, интегрирование, информационные технологии

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика

Аэродинамический и гидравлический расчеты – трудоемкие и важные этапы при проектировании инженерных систем. Существует множество различных программ для расчётов систем отопления и вентиляции. Одна из таких Autodesk REVIT, программа, резко набирающая популярность в области BIM-моделирования. Инженеры-проектировщики, используя этот программный комплекс для расчётов, сталкиваются с проблемой несоответствия диаметров, потерь давления между программным расчётом и ручным. В связи с этим возникла необходимость разобраться в данной проблеме: сравнить результаты расчёта скоростей и потерь давления в воздуховодах и трубопроводах в программе REVIT с традиционными методиками расчёта, выяснить по каким формулам производит расчет эта программа. Опираясь на российские стандарты, необходимо понять, насколько точные и правильные расчёты выдаёт программный комплекс. Ключевые слова: BIM-технология, информационная модель здания, Autodesk REVIT, программный комплекс, BIM-моделирование, аэродинамический расчет, гидравлический расчёт, система вентиляции, система отопления, сравнительный анализ.

Ключевые слова: BIM-технология, информационная модель здания, Autodesk REVIT, программный комплекс, BIM-моделирование, аэродинамический расчет, гидравлический расчёт, система вентиляции, система отопления, сравнительный анализ

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В статье рассмотрены ограничения, существующие на текущий момент при снабжении ВУЗов военной направленности прикладными проприетарными программными продуктами, необходимыми для реализации соответствующих образовательных программ и организации научной работы, определены наиболее популярные программные решения для данной категории, предложены наиболее близкие аналоги среди свободного программного обеспечения и критерии их выбора.

Ключевые слова: математические системы, проприетарное программное обеспечение, свободное программное обеспечение, информационно-образовательная среда, критерии выбора программ

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной работе рассматривается процесс разработки игры, наподобие поиска предметов, для мобильных устройств, работающих на базе ОС Android, с помощью MIT App Inventor. Разработан алгоритм игры, приведены блоки кода. Статья предназначена для школьников и студентов, увлекающихся программированием, и будет полезна для преподавателей информатики, при использовании на дополнительных занятиях или организации проектной и исследовательской деятельности школьников и студентов по информатике.

Ключевые слова: MIT App Inventor, мобильные приложения, обучение созданию мобильных приложений, дополнительное образование детей, поиск предметов

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проблема создания полупроводниковых терморезисторов (ПТР), способных рассеивать большие количество тепла является актуальной задачей полупроводниковой техники. В статье проведен краткий анализ возможностей использования мощных ПТР, исследована картина распределения тепловых полей в массе терморезистора при определенных граничных и начальных условиях. Показано, что при подборе материала терморезистора необходимо особое внимание уделять удельной теплопроводности материала.

Ключевые слова: Терморезисторы большой мощности, плотность тока, теплопроводность, энергетический баланс, критерии подобия

01.04.10 - Физика полупроводников , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

На основе предложенного Тимошенко С.П. решения задачи чистого изгиба упругой прямоугольной пластины под действием моментов постоянной интенсивности, действующих на ее границе, впервые предлагается теория изгиба вязкоупругопластичных пластин, закрепленных в вершинах. Предлагаемое решение использует наследственную теорию с учетом гипотезы Арутюняна Н.Х. о постоянстве коэффициента поперечной деформации. Впервые предложен метод пересчета распределенной поперечной нагрузки, приложенной на поверхности пластины в эквивалентные моменты постоянной интенсивности, зависящие от времени и приложенные на краях. Впервые с помощью данной теории решена задача об изгибе пластины, защемленной в одной угловой точке, распределенной поперечной нагрузкой. В качестве примеров приведены расчеты прямоугольных пластин под действием собственного веса.

Ключевые слова: чистый изгиб, прямоугольная пластина, закрепление в угловых точках, наследственная вязкоупругопластичность, линеаризация, уравнение состояния, напряжение, деформация, нейтральный слой, перемещение

01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Для трех основных процессов предприятия, выделенных при декомпозиции его деятельности, разработана математическая модель в пространстве состояний с учетом их взаимосвязи и взаимодействия в системе менеджмента качества. Для полученной системы дифференциальных уравнений раскрыт структурный состав входящих в нее операторов. Рассмотрен пример применения созданной математической модели при исследовании функционирования системы менеджмента качества с использованием линейных и нелинейных операторов и действии случайных внешних возмущений. Приведено обсуждение результатов моделирования при различных значениях параметров с точки зрения функционирования выделенных процессов.

Ключевые слова: дифференциальное уравнение, пространство состояний, процесс, система менеджмента качества

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье на основе когнитивной методологии рассмотрены факторы внутри и межрегионального миграционного процесса в условиях регионального сообщества на примере Ростовской области. С использованием метода когнитивных карт визуализированы основные факторы двух форм миграции с позиции системного и структурного подходов. Представлена структура факторов прямого и обратного действия, усиливающие/ослабляющие влияние структурных и институциональных элементов на процессы перемещения населения, их адаптации к новым социальным условиям и интеграции в принимающее сообщество.

Ключевые слова: когнитивная модель, когнитивная карта, миграционный процесс, региональная миграция, межрегиональная миграция, факторы прямого действия, факторы обратного действия, Ростовская область

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье ведется анализ сетевого трафика в операционных системах WINDOWS, а также описание его инструментов, позволяющих выявить определенную избыточность сетевой активности. Авторами также ведется сравнительный анализ наиболее распространённых программных продуктов, выполняющих функции мониторинга сетевого трафика.

Ключевые слова: операционная система, системы обнаружения, сетевой протокол, анализ сетевого трафика, сети, сниффер, трафик, сетевая активность

05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Тенденция перехода автономных транспортных средств с двигателей внутреннего сгорания на электропривод приводит к необходимости поиска промежуточных решений. Гибридный транспорт на данный момент является достаточно популярным компромиссом. Повышения его энергоэффективности возможно несколькими способами. В данной статье показывается программный способ на основе динамического программирования, которое позволяет оптимизировать потребление топлива за счет разделения использования двигателя внутреннего сгорания и электропривода. Также в данной работе проведено математическое моделирование схемы движения автомобиля и определение оптимального распределения скорости и заряда батареи в зависимости от разрядности системы.

Ключевые слова: Гибридный транспорт, математическое моделирование, динамическое программирование, программируемые логические интегральные схемы, двигатель внутреннего сгорания, электропривод

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Данная статья посвящена вопросам распространения радиоволн в условиях лесных массивов. Рассмотрен вопрос представления лесного массива как гетерогенной структуры с малой диэлектрической проницаемостью. Авторами проведен расчет и сравнение ослабления радиосигнала по нескольким эмпирическим моделям. Показано, что эмпирические модели учитывают гетерогенную структуру лесного массива при переходе радиоволн из свободного пространства в лесной массив.

Ключевые слова: распространение радиоволн, лесные массивы, эмпирическая модель, затухание радиосигнала, наземная подвижная связь, электродинамические характеристики гетерогенной структуры

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Предмет исследования – медицинские флюорографические рентгеновские снимки грудной клетки. Обученная глубокая сверточная нейросеть осуществляет бинарную классификацию снимков и может быть использована в качестве помощника врача-рентгенолога. Для этого необходимо минимизировать ошибки первого и второго рода. Возможный подход к повышению эффективности применения нейросетей, по критериям уменьшение вычислительной сложности и качество классификации снимков – примене-ние вспомогательных подходов: предобработка изображений и предварительное вычисле-ние энтропии фрагментов. В статье представлен алгоритм предобработки рентгеновского изображения, его деления на фрагменты и вычисления энтропии отдельных фрагментов. В ходе предобработки из всего снимка выделяется интересующая область с легкими и по-звоночником, составляющая около 30-40% всего снимка, далее происходит деление сним-ка на матрицу фрагментов и вычисляется энтропия по формуле Шеннона, за счет анализа отдельных пикселей.

Ключевые слова: энтропия изображения, фрагменты, глубокая сверточная нейросеть, машинное обучение, рентгеновские снимки, вычислительный эксперимент, матрицы элементов, предобработка изображения, статистический анализ, бинарная классификация

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Публикация посвящена задаче разработки демо-генетической модели адаптации вредителей к трансгенным и гибридным агрокультурам с учетом вида таксиса. Вводится предположение о том, что динамику гибридных видов агрокультур можно исследовать с помощью демо-генетических моделей. Приводится описание задачи в соответствии с особенностями роста биомассы агрокультур и динамики вредителей, а также видов таксиса. Подробно описано моделирование процессов быстрого и медленного таксиса в зависимости от поведения вредителей в конкретный момент времени с учетом вида их генотипов, влияющих на приобретение мутаций. В работе описываются особенности физиологического строения и жизненного цикла насекомых-вредителей, отражающиеся на прогнозировании их пространственной концентрации и, соответственно, прогнозировании урожайности; возможности их применения при математическом моделировании.

Ключевые слова: демо-генетическая модель, таксис, трансгенная агрокультура, гибрид, вредитель, биомасса, диффузия

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Представлены результаты математического моделирования надежности системы солнечного горячего водоснабжения для условий Республики Марий Эл. Рассмотрены причины отказов элементов систем горячего водоснабжения с солнечными коллекторами, проведен анализ схемы системы солнечного горячего водоснабжения четырехквартирного жилого дома. С использованием логико-вероятностного метода были составлены выражения для определения вероятности длительного простоя, кратковременного простоя, вероятности отказа по причине снижения инсоляции, суммарной вероятности отказов. Проведен расчет потребности в тепловой энергии на горячее водоснабжение для рассматриваемого объекта с числом жильцов равным 14, а также расчет доли тепловой нагрузки, покрываемой только за счет применения солнечных коллекторов. В результате подстановки значений показателей надежности элементов системы получено значение суммарной вероятности отказа в течение года 4,03∙(10^(-5)).

Ключевые слова: солнечное горячее водоснабжение, надежность, солнечный коллектор, причина отказа, моделирование надежности

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Для расчета траектории и координат движения капель, времени их полета необходимо определить параметры испарения капель и их концентрации в потоке. После прохождения форсунки капли движутся по различным траекториям и образуют факел топлива. Траектория капель факела рассчитывается по заданным начальным параметрам капель, а также параметрам форсунки и с учетом их влияния на движение капли Целью данной работы является расчет температуры испаряющегося слоя капли, необходимой для расчета траектории и времени движения капли в зависимости от термодинамических параметров топлива. По полученным параметрам воздуха и паров топлива находится температура испаряющегося слоя капли, необходимая для расчета траектории, координат и времени движения капель топлива после форсунки.

Ключевые слова: топливо, центробежная форсунка, спектр распыливания, траектория, температура испарения

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной работе описаны программные пакеты, которые способны работать с нелинейностью анализирующей структуры. Краткое введение в историю развития численного анализа. Также, поясняется различие линейного и нелинейного анализа, выполняемого на конструкции. Пояснены, какие программные пакеты предназначены для медиа и анализа структуры. Также, было проведено исследование, чтобы понять преимущества и недостатки основных ПО для анализа ANSYS, ABAQUS, SOLIDWORKS. Кроме того, в работе выявлено, какой из упомянутых инструментов имеет свои отличительные функции.

Ключевые слова: нелинейный анализ, численный анализ, ANSYS, ABAQUS, SOLIDWORKS

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматриваются наиболее распространенные в инженерной практике схемы прямого интегрирования уравнений движения, приводятся основные формулы. Выполнен анализ точности указанных методов на примере решения тестовой задачи.

Ключевые слова: динамика сооружений, строительная механика, прямые методы интегрирования уравнений движения, метод Ньюмарка, метод Хаболта, метод Вилсона.

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.17 - Строительная механика

Статья посвящена исследованию процессов управления энергосистемой электромобиля и процессов распределения энергии в ней с помощью широтно-импульсных преобразователей напряжения. Описывается общая структура энергосистемы электромобиля и элементы ее подсистем. Рассматриваются широтно-импульсные повышающие и понижающие преобразователи постоянного тока. На основе приведенной математической модели проведен синтез регуляторов с использованием методов синергетической теории управления. Выполнено математическое моделирование замкнутой системы управления преобразователями, обеспечивающих асимптотическую устойчивость и адаптивность к параметрическим возмущениям.

Ключевые слова: электромобиль, широтно-импульсные преобразователи, система управления, АКАР, синергетическая теория управления, интегральная адаптация

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Двигатели ММЗ Д-245 одни из наиболее широко применяемых в авто-и тракторостроении России и ближнего зарубежья. Турбокомпрессор оказывает значительное влияние на мощностные и экологические показатели этих двигателей. В статье представлены результаты расчета напряженно-деформированного состояния вала ротора турбокомпрессора, с учетом установки ремонтной детали в качестве втулки уплотнения турбины. Анализ созданной твердотельной модели проводился при помощи комплекса SolidWorks. Расчет проводился при различных диаметрах вала под подшипники. Было выявлено, что напряжения в опасных сечениях вала ротора с установленной ремонтной втулкой выше, чем без нее. Однако они значительно ниже допускаемых напряжений. Представленные данные позволяют применять данный метод ремонта при восстановлении работоспособности вала ротора турбокомпрессора ТКР-6.

Ключевые слова: двигатель, турбокомпрессор, дефект, технология ремонта, дополнительная деталь, ремонтная втулка, напряженно-деформированное состояние, твердотельная модель, опасное сечение, допустимое напряжение

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Проведены уточненные расчеты по исследованию возможности рассеяния туманов искусственными каплями. Модель описывает падение капель радиусом r2 сквозь туман, состоящий из капель радиусом r1, концентрация которых равна n1. Использованы детальные уравнения гравитационной коагуляции с учетом гидродинамического взаимодействия капель. Исследованы временные характеристики рассеяния тумана (увеличение дальности видимости) в зависимости от размеров искусственных капель и их концентрации. Определены размер искусственных капель и их концентрация, при которых достигается максимальный эффект по рассеянию тумана.

Ключевые слова: рассеяние теплых туманов, метеорологическая дальность видимости, концентрация капель тумана, водность тумана, искусственное воздействие на туман

01.04.15 - Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Предсказание профилей концентрации углерода в зависимости от параметров цементации возможно с помощью математических моделей, большинство из которых показывают хорошие результаты для аустенита Fe-C, не затрагивая влияния легирующих элементов замещения. В работе описано моделирование c использованием метода конечных элементов процесса диффузионного насыщения аустенита системы Fe-C-Cr углеродом в ходе цементации на примере стали 15Х с учетом влияния температуры, а также приводится практическое подтверждение модели. Для численного решения задачи использовали программу COMSOL Multiphysics. Установлено, что для одностадийного режима цементации применяемая модель диффузии углерода в нелегированном аустените хорошо согласуется с экспериментальными данными для аустенита системы Fe-C-Cr стали 15Х. Для двухстадийного процесса расчет концентрации углерода в поверхностном слое имеет несколько большее отклонение от экспериментальных данных, чем на большей глубине.

Ключевые слова: диффузия углерода, COMSOL, метод конечных, науглероживание, цементация, сталь, диффузия, массоперенос, легированный аустенит, моделирование, элементов

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассматривается решение неоднородной минимаксной задачи при помощи генетических алгоритмов, а также с использованием нескольких вариантов реализации алгоритма Плотникова-Зверева. Описываются три вида критериев для задания функции оценки приспособленности особей. Проводится сравнение эффективности работы генетических алгоритмов по сравнению с алгоритмом Плотникова-Зверева, при использовании различных критериев функции приспособленности особей. По результатам вычислительного эксперимента был сделан вывод, что использование квадратичного критерия для модифицированной модели Голдберга, с использованием двухточечного кроссовера, увеличивает эффективность работы генетического алгоритма, а точность этого решение выше по сравнению с решениями, полученными при помощи модификаций алгоритма Плотникова-Зверева.

Ключевые слова: теория расписаний, неоднородная минимаксная задача, модифицированная модель Голдберга, генетический алгоритм, минимаксный критерий, квадратичный критерий, минимаксный критерий, кубический критерий, алгоритм Плотникова-Зверева

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе автора был сформирован перечень требований и соответствующих им показателей, которые необходимо учитывать в процессе формирования учебного расписания вуза, а также получены оценки значимости каждого из этих показателей. Встает задача формирования непосредственно процедуры формирования учебного расписания на основе полученного перечня показателей и оценок их важности. Предполагается рассмотреть возможность решения указанной задачи на основе использования формализованной ее модели. Для формирования модели необходимо вначале формализовать все требования из полученного их перечня. Ниже на примере некоторых из этих требований кратко описывается процедура их формализации.

Ключевые слова: высшее учебное заведение, учебное расписание, требования к расписанию, формализация, исходные данные

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе приведены результаты численных оценок рассеяния дисперсной среды (тумана) с применением тепловых и динамических устройств. Для получения результатов использовались методы численного моделирования. На основе расчетов анализировалось применение разных классов горючих веществ (керосин и др.) для рассеяния тепловым способом, который основан на нагревании воздушно-капельной среды до температуры выше точки росы, чтобы капли, из которых состоит туман, испарились. Рассмотрены технические устройства различной мощности для перекачки воздуха из зоны просветления, т.е. использующие способ динамического рассеяния. Динамический способ основан на создании потока сухого воздуха, находящегося над слоем дисперсной среды. В этом случае, поступающий сверху или сбоку более сухой воздух вызывает испарение частиц дисперсной среды, что приводит к уменьшению ее плотности.

Ключевые слова: дисперсная среда, низкие слоистообразные облака, метод теплового рассеяния, метод динамического рассеяния, теплотворная способность веществ, зона просветления

01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В современном мире контроль здоровья является важнейшей элементом повседневной жизни. В статье выделен перечень функциональных возможностей различных устройств (умных часов, фитнес-браслетов) и описаны результаты формализованного анализа функциональной полноты устройств контроля здоровья. На примере двух различных наборов требований пользователя в исследование включены две условные системы, по степени схожести с которыми можно судить насколько анализируемые устройства подходят для данного пользователя.

Ключевые слова: Устройства контроля здоровья, фитнес-браслет, сравнительный анализ по функциональной полноте, измерения давления, пульса, ЭКГ, контроль тренировок, анализ соответствия требований пользователя к устройствам, схожесть устройств

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ