<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">btps</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Безопасность техногенных и природных систем</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Safety of Technogenic and Natural Systems</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="epub">2541-9129</issn><publisher><publisher-name>Don State Technical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.23947/2541-9129-2024-8-4-39-46</article-id><article-id custom-type="edn" pub-id-type="custom">OXXQDQ</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">btps-414</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАШИНОСТРОЕНИЕ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MACHINE BUILDING</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Усеченная форма закона Фишера-Типпета для моделирования нагруженности машиностроительных конструкций</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Fisher-Tippet Law Truncated Form for Loading Modeling of Machinery Structures</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-0966-8640</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Котесов</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kotesov</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Анатолий Анатольевич Котесов, кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатации транспортных систем и логистики</p><p>344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1</p><p>ScopusID, ResearcherID </p></bio><bio xml:lang="en"><p>Anatoly A. Kotesov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Operation of Transport Systems and  Logistics</p><p>1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003</p><p>ScopusID, ResearcherID</p></bio><email xlink:type="simple">a.kotesov@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Донской государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Don State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2024</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>27</day><month>11</month><year>2024</year></pub-date><volume>0</volume><issue>4</issue><fpage>39</fpage><lpage>46</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Котесов А.А., 2024</copyright-statement><copyright-year>2024</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Котесов А.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Kotesov A.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.bps-journal.ru/jour/article/view/414">https://www.bps-journal.ru/jour/article/view/414</self-uri><abstract><p>Введение. Статистические данные служат основой для оценки показателей надежности машиностроительных конструкций. Неполнота таких данных или неточность при моделировании случайных величин могут стать причиной завышенной оценки при определении показателей надежности. На практике для моделирования случайных величин, характеризующих несущую способность, нагруженность, ресурс машиностроительных конструкций, обычно применяют законы с бесконечно убывающими или возрастающими функциями распределения экспоненциального семейства. Для повышения точности при моделировании случайных величин часто используют усеченные формы законов распределения, которые позволяют рассматривать случайную величину в заданном интервале, исключая тем самым область невозможных значений. В ряде работ для моделирования случайных величин, характеризующих нагруженность машиностроительных конструкций, предлагается использовать закон Фишера-Типпета с тремя параметрами. Преимуществом данного закона является параметр, ограничивающий область определения рассматриваемой случайной величины справа, но при этом левая часть фунции распределения бесконечно убывает, что не совсем корректно для характеристик нагруженности. Поэтому для повышения точности моледирования случайных величин, характеризующих нагруженность, законом Фишера-Типпета целесообразно иметь ограничение слева. В настоящий момент в научной литературе не представлено описание усеченных форм для закона распределения. Поэтому в предлагаемой статье будут рассмотрены обоснование и получение усеченной формы закона Фишера-Типпета с тремя параметрами и последующее использование ее в расчетных методиках. В связи с этим цель автора — получение левосторонней усеченной формы закона Фишера-Типпета с тремя параметрами для моделирования случайных величин в заданном интервале.Материалы и методы. В статье подробно описана история получения, представлено описание и отличительные особенности закона Фишера-Типпета с тремя параметрами, а также обоснована необходимость получения его усеченной формы.Результаты исследования. В результате исследования обоснована и получена усеченная форма закона Фишера-Типпета с тремя параметрами в дифференциальном и интегральном виде. Представлены результаты вычислений и графики функций, подтверждающие нормировку случайной величины в заданном интервале.Обсуждение и заключение. Сделан вывод о преимуществах и недостатках усеченной формы закона Фишера-Типпета. Определена возможность практического применения усеченного закона при схематизации случайных процессов нагружения, возникающих в условиях эксплуатации или испытаний элементов машин и конструкций для оценки усталостной долговечности и определения характеристик сопротивления усталости. Направление дальнейших исследований связывается с практическим применением усеченной формы, в частности с необходимостью разработки методики для оценки параметров усеченного закона и проверки согласия предложенной модели</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Introduction. Statistical data are used as a basis for assessing the reliability of engineering structures. However, incomplete data or inaccurate modeling of random variables may lead to an overestimation of reliability indicators. In practice, laws with infinitely decreasing or increasing distribution functions of an exponential family are usually used to model random variables characterizing the bearing capacity, load, and resource of engineering structures. To improve the accuracy of modeling of random variables, truncated forms of distribution laws are often used. These forms allow us to consider the random variable within a specified interval, excluding impossible values. Several studies have suggested using the Fisher-Tippett law with three parameters for modeling random variables related to the loading of engineering structures. The advantage of this law is that it limits the range of the random variable on the right side, but the left side of the distribution function decreases indefinitely, which is not ideal for load characteristics. To improve the accuracy of predicting random variables that characterize the load, it would be helpful to have a left-sided restriction using the Fisher-Tippett law. Currently, there are no descriptions of truncated forms of the distribution law in scientific literature. This article will explore the justification and development of a three-parameter truncated form of the Fisher-Tippett law and its use in calculation methods. The goal is to create a left-sided truncated version of the Fisher-Tippett distribution with three parameters to model random variables within a specific range.Materials and Methods. The article provides a detailed description of the history of the Fisher-Tippet law, including its three-parameter form, and justifies the need for obtaining its truncated form.Results. As a result of the research, a truncated form of the Fisher-Tippet three-parameter law in differential and integral forms was obtained and substantiated. The findings included graphs and calculations that demonstrated the normalization of a random variable within a given range.Discussion and Conclusion. The conclusion was drawn about the advantages and disadvantages of the truncated form of the Fisher-Tippet law. The possibility of its practical application in the schematization of random loading processes under operating conditions and testing of machine elements and structures to assess fatigue life and determine fatigue resistance characteristics was established. The direction of further research is related to the practical use of the truncated form, particularly with the need to develop a method for evaluating the parameters of the truncated distribution and verifying the consistency of the proposed model</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>случайная величина</kwd><kwd>закон распределения</kwd><kwd>усеченная форма</kwd><kwd>нагруженность</kwd><kwd>надежность</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>random variable</kwd><kwd>distribution law</kwd><kwd>truncated form</kwd><kwd>loading</kwd><kwd>reliability</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Касьянов В.Е. Метод обеспечения абсолютной безотказности деталей и машин и расчет увеличения их цены. Инженерный вестник Дона. 2016;1(40):19.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kasyanov VE. A Methodof Ensuringthe Absolute Reliability of Parts and Machines and Calculating the Increase of their Prices. Engineering journal of Don. 2016;1(40):19. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Труханов В. М. Прогнозирование ресурса деталей, узлов, механизмов и технического объекта в целом на стадии проектирования. Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013;3:38–42.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Trukhanov VM. Prediction of the Life of Details, Units, Mechanisms, and the Devices in General at the Design Stage. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2013;3:38–42. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Москвичев В.В., Ковалев М.А. Оценка показателей эксплуатационной надежности карьерных гидравлических экскаваторов. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2020;13(6):745–756. http://doi.org/10.17516/1999-494X-0263</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Moskvichev VV, Kovalev MA. Assessment of Operational Reliability Indicators of Mine Hydraulic Excavators. Journal of Siberian Federal University. Engineering &amp; Technologies. 2020;13(6):745–756. (In Russ.) http://doi.org/10.17516/1999-494X-0263</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Паначев И.А., Кузнецов И.В. Обоснование нагруженности элементов металлоконструкций большегрузных автосамосвалов при транспортировании горной массы на разрезах Кузбасса. В: Труды международной научно-практической конференции «Новые подходы к развитию угольной промышленности». Кемерово; 2013:61–64.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Panachev IA, Kuznetsov IV. Substantiation of the Loading of Elements of Metal Structures of Heavy-Duty Dump Trucks during the Transportation of Rock Mass in the Kuzbass Sections. In: Proceedings of the International Scientific and practical Conference “New Approaches to the Development of the Coal Industry”. Кемерово; 2013. P. 61–64. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Хазанович Г.Ш., Апрышкин Д.С. Оценка нагруженности силовых элементов пассажирского лифта по результатам регулярного. Безопасность техногенных и природных систем. 2020;1:32–42. http://doi.org/10.23947/2541-9129-2020-1-32-42</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Khazanovich GS, Apryshkin DS. Assessment of Load of Load-Bearing Elements of the Passenger Elevator Based on Regular Monitoring Results. Safety of Technogenic and Natural Systems. 2020;(1):32–42. (In Russ.) http://doi.org/10.23947/2541-9129-2020-1-32-42</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Касьянов В.Е., Щулькин Л.П. Определение максимальной нагруженности деталей с помощью моделирования. Научное обозрение. 2014;10(3):671–674.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kasyanov VE, Schulkin LP. Determination of the Maximum Loading of Parts with the Help of Modeling. Science Review. 2014;10(3):671–674. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Демченко Д.Б., Касьянов В.Е. Оптимизационный метод статического расчета строительных конструкций с применением вероятностных законов с ограничениями. Инженерный вестник Дона. 2013;2(25):84.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Demchenko DB, Kasyanov VE. Optimization Method for Static Calculation of Construction Designs with the Use of Probabilistic Laws with Restrictions. Engineering journal of Don. 2013;2(25):84. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Котесов А.А., Касьянов В.Е., Котесова А.А. Методика обеспечения безотказности металлоконструкций грузоподъемных кранов в течение срока службы. Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2020;4(80):30–39. http://doi.org/10.46973/0201-727X_2020_4_30</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kotesov AA, Kasyanov VE, Kotesova AA. Model for Ensuring the Reliability of Metal Structures of Lifting Cranes during Their Service Period. Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. 2020;4(80):30–39. (In Russ.) http://doi.org/10.46973/0201-727X_2020_4_30</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Horrace WC. Moments of the Truncated Normal Distribution. Journal of Productivity Analysis. 2015;43: 133–138. https://doi.org/10.1007/s11123-013-0381-8</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Horrace WC. Moments of the Truncated Normal Distribution. Journal of Productivity Analysis. 2015;43: 133–138. https://doi.org/10.1007/s11123-013-0381-8</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Fisher RA, Tippet LHC. Limiting Forms of the Frequency Distribution of the Longest of Smallest Member of Sample. Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 1928;24(2),180–190. https://doi.org/10.1017/S0305004100015681</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fisher RA, Tippet LHC. Limiting Forms of the Frequency Distribution of the Longest of Smallest Member of Sample. Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 1928;24(2),180–190. https://doi.org/10.1017/S0305004100015681</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bashir Ahmed Albashir Abdulali, Mohd Aftar Abu Bakar, Kamarulzaman Ibrahim, Noratiqah Mohd Ariff. Extreme Value Distributions: An Overview of Estimation and Simulation. Journal of Probability and Statistics. 2022:5449751. https://doi.org/10.1155/2022/5449751</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bashir Ahmed Albashir Abdulali, Mohd Aftar Abu Bakar, Kamarulzaman Ibrahim, Noratiqah Mohd Ariff. Extreme Value Distributions: An Overview of Estimation and Simulation. Journal of Probability and Statistics. 2022:5449751. https://doi.org/10.1155/2022/5449751</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Salman Abbas, Muhammad Farooq, Jumanah Ahmed Darwish, Saman Hanif Shahbaz, Muhammad Qaiser Shahbaz. Truncated Weibull–Exponential Distribution: Methods and Applications. Scientific Reports. 2023;13:20849. https://doi.org/10.1038/s41598-023-48288-x</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Salman Abbas, Muhammad Farooq, Jumanah Ahmed Darwish, Saman Hanif Shahbaz, Muhammad Qaiser Shahbaz. Truncated Weibull–Exponential Distribution: Methods and Applications. Scientific Reports. 2023;13:20849. https://doi.org/10.1038/s41598-023-48288-x</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Crénin F. Truncated Weibull Distribution Functions and Moments. Journal of Productivity Analysis. 2015;43:133–138. http://doi.org/10.2139/ssrn.2690255</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Crénin F. Truncated Weibull Distribution Functions and Moments. Journal of Productivity Analysis. 2015;43:133–138. http://doi.org/10.2139/ssrn.2690255</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
