Особливості оцінки надійності роботи шахтних геотехнічних і електромеханічних систем на основі математичного та комп’ютерного моделювання динамічних процесів
Автори:
Н.А. Іконнікова, Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий університет», асистент кафедри метрології та інформаційно-вимірювальних технологій, м. Дніпропетровськ, Україна
Реферат:
Мета. Метою роботи є математичне моделювання динамічних процесів для вирішення завдань оцінки стану геотехнічних систем.
Методика. Дослідження здійснювалися шляхом комплексного підходу до оцінки статичного та динамічного станів гірничих технічних систем на основі вдосконалення методів математичного та комп’ютерного моделювання динамічних процесів, чисельного спектрального аналізу результатів натурних вимірів розробленими й стандартними методами із статистичною обробкою результатів досліджень.
Результати. Визначено особливості математичного моделювання в детерміновано-хаотичних системах, у тому числі параметри, критерії та допустимі похибки ітерацій. Практичне значення моделювання в цьому випадку полягає в тому, що воно дозволяє врахувати кількість елементів у системі, конкретні маси та пружні зв’язки між елементами, різноманітність цих зв’язків, задати віртуально будь-які збуджуючі впливи, оцінити реакцію на ці дії при моделюванні динамічних процесів у геотехнічних і геомеханічних системах. Обґрунтовано параметри генератора хаосу для натурного моделювання хаотичних впливів. Розроблено та апробовано авторську програму генератора Лоренца з параметричними коефіцієнтами з ряду чисел 2±k для мікроконтролера, який відрізняється тим, що операції масштабування реалізуються перенесенням байтів операндів, що істотно прискорило розрахунки та дозволило моделювати вплив детермінованого хаосу в режимі реального часу.
Наукова новизна. Розроблено математичні моделі динамічних процесів у вигляді простих, повно-зв’язкових і з наперед заданими нелінійностями k-масових систем пружинних маятників. Отримано математичні вирази для визначення траєкторій руху елементів системи для прогнозування динамічного стану системи „гірничий технічний об’єкт – породний масив“.
Практична значимість. Розроблені автором математичні моделі дозволили здійснити моделювання динамічних процесів для визначення параметрів нарізки стінок шпурів з метою підвищення несучої здатності рамно-анкерного кріплення підготовчих виробок, проведених у нестійких породах глибоких шахт. На цій основі розроблено та впроваджено спосіб закріплення анкера в породах гірської виробки, захищений патентом. Розроблено та затверджено у встановленому порядку „Методичні рекомендації з експрес-визначення пружних і міцнісних властивостей необроблених зразків гірських порід і елементів геокомпозитних конструкцій методами неруйнівного контролю“.
Список літератури / References:
1. Надежность технических систем: Справочник / [Ю.К. Беляев, В.А. Богатырев, В.В. Болотин и др.] – Под ред. И.А. Ушакова. – М.: Радио и связь, 1985 – 608 с.
Belyayev, Yu.K., Bogatyrev, V.A., Bolotin, V.V. and Ushakov, I.A. (1985), Nadezhnost tekhnicheskikh system [Technical System Reliability], Radio i svyaz, Moscow, Russia.
2. Математическое моделирование динамики хаотических процессов в инженерно-экологических системах / В.И. Корсун, А.А. Яланский, Н.А. Иконникова, Т.А. Яровая // Математические методы в технике и технологиях. Международная научная конференция ММТТ – 23. – Саратов: Саратовский государственный технический университет, 2010. – Т.5. – С. 51–54.
Korsun, V.I., Yalanskiy, A.A., Ikonnikova, N.A. and Yarovaya, T.A. (2010), “Mathematical modeling of chaotic process dynamics in engineering-ecological systems”, Proc. of the International Conf. “Mathematical methods in technics and technology – 23”, Saratov Technical University, Saratov, Russia, Vol.5, pp. 51–54.
3. Яланский А.А. (ст.) Особенности и диагностика процессов самоорганизации породного массива в окресности горных выработок / Яланский А.А. (ст.), Паламарчук Т.А., Розумный С.Н. // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: МГГУ, 2003. – №3. – С. 151–154.
Yalanskiy, A.A. (sen.), Palamarchuk, T.A. and Rozumnyy, S.N. (2003), “Features and diagnostics of self-organization processes in rock massif around mine workings”, Gornyy informatsyonno-analiticheskiy bulleten, MGGU, no.3, pp. 151–154.
4. Глушко В.Т. Геофизический контроль в шахтах и тоннелях / В.Т. Глушко, В.С. Ямщиков, А.А. Яланский (ст.). – М.: Недра, 1987. – 278 с.
Glushko, V.T., Yamshchikov, V.S. and Yalanskiy, A.A. (sen.) (1987), Geofizicheskiy control v shakhtakh i tonnelyakh [Geophysical Control in Mine Tunnels], Nedra, Moscow, Russia.
5. Федер Е. Фракталы / Федер Е.; пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 254 с.
Feder, Jens (1989), Fractals, Plenum Press.
6. Арнольд В.И. Теория катастроф. – Изд. 3-е, дополненное / В.И. Арнольд. – М.: Наука, 1990. – 128 с.
Arnold, V.I. (1990), Teoriya katastrof [Catastrophe Theory], Nauka, Moscow, Russia.
7. Иконникова Н.А. Особенности моделирования динамики хаотических процессов в детерминированных системах методами аналитической механики / Н.А. Иконникова // Геотехническая механика. – Днепропетровск: ИГТМ, 2007. – № 73. – С. 263–280.
Ikonnikova, N.A. (2007), “Peculiarities of modeling of chaotic process dynamics in determine systems by the methods of analytical mechanics”, Geotekhnicheskaya mekhanika, no.73, pp. 263–280.
8. Булат А.Ф. Фракталы в геомеханике / А.Ф. Булат, В.И. Дырда – К.: Наук. Думка, 2005. – 358 с.
Bulat, A.F. and Dyrda, V.I. (2005), Fractaly v geomekhanike [Fractals in Geomechanics], Naukova Dumka, Kiev, Ukraine.
9. Золотухин И.А. Анализ колебаний в многоконтурных электрических моделях теплогидравлических систем: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: спец. 05.09.05 „Теоретическая электротехника“ / И.А. Золотухин. – М.: МЭИ, 2008. – 19 с.
Zolotukhin, I.A. (2008), “Analysis of vibration in multiloop electrical models of heat-hydraulic systems”, Abstract of Cand. Sci. (Tech.) dissertation, Theoretical electrotechnics, MEI, Moscow, Russia.
10. Корсун В.И. Обоснование параметров микропроцессорного генератора сигналов динамического хаоса / Корсун В.И., Иконникова Н.А., Яланский А.А. // Матеріали міжнародної конференції “Форум гірників – 2009”. – Дніпропетровськ: НГУ, 2009. – №4. – С. 263–271.
Korsun, V.I., Ikonnikova, N.A. and Yalanskiy, A.A. (2009), “Substantiation of microprocessor generator of dynamic chaos sygnals”, Proc. of the International Conf. “Forum of Mine Engineers – 2009”, no.4, pp. 263–271.
11. Яланский А.А. Особенности построения микропроцессорных систем автоматизированного технологического контроля надежности работы шахт и рудников / Яланский А.А., Иконникова Н.А., Арестов В.В. // Геотехническая механика. – Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2006. – № 66. – С. 214–223.
Yalanskiy, A.A., Ikonnikova, N.A. and Arestov, V.V. (2006), “Design peculiarities of microprocessor systems of automatic technological control ofmine production stability”, Geotekhnicheskaya mekhanika, no.66, pp. 214–223.
12. Лоскутов А.Ю. Введение в синергетику / А.Ю. Лоскутов, А.С. Михайлов – М.: Наука, 1990. – 270 с.
Loskutov, A.Yu. and Mikhailov, A.S. (1990), Vvedeniye v sinergetiku [Introduction in Synergetics], Nauka, Moscow, Russia.
2012_6_ikonnikova
2013-12-24 
426.21 KB 
1228
Архів журналу