Новости

Просмотр записей в категории geektimes

[Пятничное] Требуются системный программист с высоким болевым порогом. Высокая З/П

https://geektimes.com/post/301159/
  • Читальный зал
  • Научная фантастика

Предсказания будущего в фильме «Космическая одиссея 2001 года»: 50 лет спустя

https://geektimes.com/post/301131/
  • Научно-популярное
  • Научная фантастика
  • Космонавтика
  • Искусственный интеллект
  • Будущее здесь

Ростуризм «проработает» запрет Booking.com на территории России в рамках контрсанкций

https://geektimes.com/post/301125/
  • Электронная коммерция

Технология GPON в многоквартирных домах – будущее интернет-провайдинга или маркетинговый пузырь?

https://geektimes.com/company/sochikamera/blog/301089/
  • Сетевое оборудование
  • Научно-популярное
  • Будущее здесь
  • IT-компании
  • Блог компании Сочи.Камера

Взгляд пешехода-математика: почему наши дороги — «гуано»

https://geektimes.com/post/301117/
  • Физика
  • Урбанизм
  • Транспорт будущего


В этой заметке я не собираюсь причитать как старая бабка «всё разворовали, упыри!!», потому что не интересуюсь кто это делает и делает ли. Не интересует меня и излюбленная темка автомобилистов «задолбали эти ямки и колдобинки!», лично мне не на чем их объезжать: в вопросах выбора транспортных средств я предпочитаю ретранслировать мнение Андрея Рубанова из его книги «Йод» (э маст хэв ящитаю), в мирное же время есть велосипед и автобус. У меня нет и претензий к нашим ремонтным службам, кладущим, как о том пишут в этих ваших интернетиках, битумную смесь на дождик и снежок вопреки мнению этих самых интернетов. Я простой пешеход, и пока ещё меня устраивает сложившееся положение вещей.

Кстати, я и не математик вовсе, а всего-то студент а-ля математик-прикладник. Если кто не в курсе, это такие чуваки и чувихи (да простит меня офисный планктон), по долгу своих профессий вынужденные перерабатывать в алгоритмы математические формулы именитых и широко известных в узких кругах теоретиков. Эти наколенкеписаные алгоритмы в свою очередь работают сначала в прикладных исследованиях, а затем идут в прикладной софт, если вдруг по велению судьбы рынок возжелает закупить наработки математика-прикладника, погрязшего по уши в фортрано-матлабо-пропитоненных сорцах.

Так исторически повелось, что на студенческой скамье мне пришлось периодически решать задачи, за которые никакой другой более обеспеченный и, надо полагать, более разумный хомосапиенс не брался. И вот, по долгу своей студенческой стези познакомили меня с одной задачкой из области дорожно-строительных конструкций. Тема была «бесперспективняк». «О, чёт новенькое», — подумал я, и взялся за решение чисто в обмен на получение практических скиллов, бесплатно. Итоги работы меня немного удивили. Но обо всём по порядку, должным для гиктаймс стилем «научпоп для уставших за день сисадминов и начинающих лысеть погромиздов» ;)

В далёкой-далёкой галактике, т. е. в удалённом на приличное расстояние от московских хипстеров Пермском крае, летом 2014-го года два человека, прихватив с собой аппаратуру, тачку и немного свободного времени, проехались по местным аутобанам, хм, точнее, автомобильным дорогам чётвертого класса. Кое-где они вставали на обочину, расставляли оборудование, лепили к верхнему слою асфальта датчики и, когда мимо пролетало очередное сокровище отечественного и не очень отечественного автопрома, мерили перемещения полотна. Засняли они тогда около 100 контрольных измерений. И вот всё это экспериментальное добро лежало и пылилось на харде какой-то древней писишки ажн до декабря 2016-го года, лежало оно и ждало меня, прям как Белоснежка в известной сказке.

Ну а дальше — никакой сказки и никаких поцелуев =) Состоялся разговор на тему «у нас товар, у вас купец» «данные лежат и надо бы их заюзать; чуешь, молодой, розочка созрела — пора ей податься на прилавки великой науки сопромата, глядишь чего и нароем в процессе». Обрисовали такую задачу: проверить возможность применения отснятых контрольных измерений для определения хоть каких-нибудь характеристик пациента — автодороги.

О каких таких характеристик может идти речь? Мне вот интересно, вы можете себе представить, что дороги могут болеть или побаливать? Мы с вами, читатели, вроде как вполне современные люди, некоторые из нас даже интеллигентные и, о ужас, образованные наперекор программам министерства образования. «Анимизьмь», — заявят мне образованные интеллигенты, вспоминая Высоцкого. Но по странному стечению обстоятельств образованные интеллигенты далеко не всегда имеют техническое образование. С точки зрения технаря, любая конструкция имеет свой жизненный цикл, о чём знают и догадываются даже менеджеры. В жизненный цикл непременно входит такой параметр как срок эксплуатации. Техника и конструкции постепенно приходят в негодность, изнашиваясь и выходя из строя. Не исключение и автодороги. Что можно принять за параметр предстоящей горячки нашего пациента — я не очень знаю и сейчас. Но косвенные данные у меня со временем появились.

Перво-наперво, пришёл, увидел, убедил одного из тех двух товарищей позволить скопировать часть результатов к себе на флэшечку и дома покумекать, что с этим можно сделать. Поскольку я прикладник-математик, или, как у нас говорят, прочнист, то я как прочнист решил сделать математическую модель слоистой дорожной конструкции — заюзал аппарат метода конечных элементов. В CalculiX создал сеточку конечных элементов,

image
Рис. Уно. Схематическое описание исследуемого объекта

предположив, что на задачку хватит и плоско-деформированного случая, а в Scilab накидал код метода Ньюмарка для разрешения уравнения движения рассматриваемого объекта в динамике. Если кто не знает, что выше за слова такие новые — гуглите, я не против =)

Так вот, поставил я модельную задачу, и начал сравнивать результаты натурного эксперимента 2014-го года и эксперимента вычислительного 2017-го года. Кстати говоря, а что именно можно сравнивать? Выше я писал, что на дорогах измеряли перемещения полотна. Но перемещения — это такая бяка, которая с одной стороны мало о чём говорит непосвящённым, а у посвящённых вызывает чаще всего головную боль. Если смотреть на график такого сигнала,

image
Рис. Дос. Экспериментальная кривая перемещений

то можно увидеть кучу суммирующихся друг с другом угасающих в закат синусоид. Нет никакого идеального эталонного синусоидального сигнала из палаты мер и весов, о котором рассказывали на тайных собраниях кружков радиотехники (если ещё остались в природе посвящённые индивидуумы, кто помнит такие).

Но не всё так просто. Жил-был на свете некто товагищ Фурье, который, я полагаю, прикола ради/на спор смог разложить в ряд синусов и косинусов изгибы характера и криволинейности форм своей собственной жены, иных причин создания метода Фурье сложно представить =) Проделал этот фокус он явно не зря, так как теперь оказалось возможным создать уникальный ёмкий цифровой портрет такого непростого технического объекта как настоящая женщина 8), а заодно и многих прочих технических объектов. Речь конечно же идёт об амплитудно-частотной характеристике, которая де-факто может считаться фотографией морды в паспорте любой техники. Когда я пишу любой — это значит любой. Поскольку наш корпускулярно-волновой микромир беспрерывно колбасится и колеблется, колебания эти присутствуют везде и на всём. Каждый объект мезо- и макромира уникален, неповторим и состоит из несовпадающего набора атомов. Уникальность формы порождает уникальность макротелодвижений, а значит изменятся амплитуды синусоид в разложении функции в ряд Фурье, а значит, уникальность отобразится и на спектре.

При постройке автодороги вместо асфальтобетона залейте чистый бетон — изменится спект сигнала. Недосыпьте слои песка и гравия — изменится спектр. Замочите песок в слоях дорожной одежды, что увеличит его плотность — изменится спектр. Любое изменение констант материалов дорожной конструкции и толщин слоёв дорожной конструкции скажется на форме спектр. То же самое применимо к любым другим техническим объектам: мостам, панельным домам, дамским туфелькам, креслу вашего шефа, и даже вашему собственному черепу (последним занимаются биомеханики).

К чему я веду эту пространную беседу? К развязке =) Я ведь обещал в заголовке рассказать, отчего по моему мнению наши автодороги — «гуано». Приведу наконец-то ту самую долгожданную спектр, которая мозолила всем читателям глаз.

image
Рис. Трэз. Один из экспериментальных спектров

image
Рис. Кватро. Один из численных спектров, наложенный на один из экспериментальных

А теперь вспоминаем курс средней школы и учебник физики.
Как мы видим, область частот от 0 до 40 Гц является основной. Введём предположение, что при движении автотранспорта дорожная одежда работает в резонансном режиме. Проверим данное утверждение. Проведём определение частоты воздействия на полотно подвижной нагрузки, [1/c]:

$f= 1/t=V/S ,$

Последние записи

Архив

2018
2017
2016
2015
2014

Категории

Авторы

Ленты

RSS / Atom