авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |

«Учреждение Российской академии наук Уральское отделение РАН Российский национальный комитет по теоретической и прикладной механике Научный совет РАН по механике ...»

-- [ Страница 9 ] --

При неизменной величине переменного магнитного поля изменялась величина постоянного магнитного поля. Оказалось, что намагниченность имела составляющие не только на частоте магнитного поля, но и на ее гармониках. Обнаружено, что на нечетных гармониках максимум ЭДС наблюдался при нулевом постоянном магнитном поле. На четных гармониках максимум ЭДС был смещен в сторону больших постоянных магнитных полей.

Дано предварительное объяснение полученным результатам.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРЫ И ДИССИПАЦИИ ЭНЕРГИИ ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ МЕТАЛЛОВ Плехов О.А.

Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Современные экспериментальные методы исследования эволюции температуры на поверхности пластически деформируемых металлов позволили разработать различные методики для расчета скорости накопления энергии в процессе деформирования. Интерес к разработке данных методов обусловлен возможностью использования метода инфракрасной термографии для мониторинга процессов эволюции структуры материала и оценки его деформационного ресурса.

метода Данная работа посвящена исследованию возможности использования инфракрасного сканирования при определении термодинамических функций пластически деформируемого металла. Изменение поверхностной температуры проводилось инфракрасной камерой CEDIP Silver 450M (спектральный диапазон 3-5 микрон, температурная чувствительность 0.025 К). В процессе работы разработана методика проведения инфракрасного санирования при проведении стандартных механических испытаний, отлажены алгоритмы обработки экспериментальных данных и определения величины энергии, накопленной в материале в процессе квазистатического и циклического деформирования.

С теоретические точки зрения работа является логическим развитием работы [1], в которой был предложен вариант расчёта термодинамического потенциала пластически деформированного армко-железа. Используя гипотезу о независимости теплоёмкости материала от величины накопленной повреждённости, температуры и упругой деформации, получены аналитические соотношения для расчёта термодинамических параметров системы (энтропии, связанной с эволюцией структуры материала) и проиллюстрировано применение данной методики при расчёте удельной энтропии пластически деформированного железа, по данным инфракрасной термографии.

Литература 1. Плехов О.А., Наймарк О.Б., Saintier N., Palin-Luc T. Упругопластический переход в железе: структурные и термодинамические особенности // ЖТФ. 2009. т. 79. в. 8. C.56- ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛА В ВЕРШИНЕ УСТАЛОСТНОЙ ТРЕЩИНЫ Плехов О.А., 2Терёхина А.И.

Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Пермский государственный технический университет, Пермь Современные экспериментальные методы исследования эволюции температуры на поверхности циклически деформируемых металлов позволили разработать различные методики для расчета величины диссипации в процессе циклического деформирования.

Данные методы позволяют в режиме реального времени исследовать процессы генерации тепла, сопровождающие зарождение и развитие усталостных трещин. В частности, использование данных методов позволяет детально исследовать такие актуальные вопросы как влияние эффекта закрытия усталостной трещины на скорость её распространения, определение величины коэффициента интенсивности напряжения и влияние фрактальной размерности поверхности разрушения на асимптотику распределения напряжений.

В настоящее время показано, что анализ нелинейных эффектов генерации тепла позволяет наиболее эффективным способом определить размах величины коэффициента интенсивности напряжений. При этом основной причиной возникновения нелинейных эффектов в вершине трещины считается зависимость упругих свойств материала от температуры [1]. В данной работе основное внимание уделено нелинейным эффектам генерации тепла за счёт пластического деформирования материала. Используя методы линейной механики разрушения в сочетании с подходами нелинейной термодинамики, построены определяющие соотношения, описывающие процессы генерации тепла в вершины трещины. Теоретические выводы подтверждены результатами экспериментальных исследований эволюции поля температуры на поверхности образца стали 20 в режиме трёх точечного изгиба. Эксперименты проведены на сервогидравлической испытательной машине Bi-10-00 (частота нагружения 10 Гц) совмещённой с инфракрасной камерой FLIR SC (спектральный диапазон 3-5 микрон, температурная чувствительность 0.025 К).

Литература 1. Jones R., Krishnapillai M., Cairns K. Matthews N. Application of infrared thermography to study crack growth and fatigue life extension procedures // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structure, 2010, v.33.

pp.871- ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ АДСОРБЦИИ БАКТЕРИАЛЬНЫХ КЛЕТОК МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ ТЕРМОГРАФИИ Плехов О.А., 2Федорова А.Ю.

Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Пермский государственный технический университет, Пермь Наиболее распространённым и общепринятым способом исследования термодинамических особенностей процесса бактериальной адсорбции является калориметрический метод. Основное его достоинство заключается в возможности точного измерения малых количеств тепла. При этом метод не позволяет исследовать пространственно-неоднородные реакции и проводить сравнительный анализ нескольких различных реакций одновременно.

В данной работе развивается новый, с точки зрения исследования процессов адсорбции биологических объектов, метод, основанный на применении инфракрасных камер высокого разрешения. Для измерения температуры реакции растворов различной концентрации, использовалась инфракрасная камера CEDIP Silver 450 М, спектральный диапазон 3-5 мкм, точность измерения температуры до 0.025 К. Эксперимент с использованием инфракрасной камеры проводился на бактериальных клетках рода Rodococcus [1]. Для разделения источников тепла, связанных с процессом адсорбции и процессом жизнедеятельности, на планшете размещались три вида сред: живые, мертвые клетки и контроль (среда без бактериальных клеток). По результатам эксперимента были построены графики зависимости температуры от времени каждой из сред. Количество тепла, выделенное в ходе реакции, определялось путём решения обратной задачи теплопроводности. Для определения временной зависимости величин источников тепла различного характера, использовалась математическая модель, описывающая баланс энергии в растворе. Полученное аналитическое решение позволяет разделить введённые источники тепла и измерить их величину, используя экспериментальные данные.

Таким образом, можно утверждать, что метод измерения температуры процесса адсорбции бактериальной среды, основанный на применении инфракрасной камеры, является простым и достаточно точным. Метод может использоваться для проведения сравнительного экспресс анализа эффективности процесса адсорбции для различных сред, концентраций и поверхностей.

Литература 1. Куюкина М.С. Кинетическая модель процесса иммобилизации бактериальных клеток на твердом носителе / М.С. Куюкина, И.Б. Ившина, М.А. Осипенко, Ю.И. Няшин, А.Н. Тюленёва, М.К. Серебренникова, А.В.

Криворучко // Российский журнал биомеханики. – 2007. – Том 11, №2. – С. 79-87.

ГЕНЕРАЦИЯ ПОЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ В КОМПОЗИЦИОННОМ МАТЕРИАЛЕ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ Погорелко В.В., Яловец А.П.

Южно-Уральский государственный университет, Челябинск Интерес к исследованию композитов обусловлен, прежде всего, их широким практическим применением. Большинство конструкционных материалов представляют собой композиции, которые позволяют изделиям обладать рядом эксплуатационных свойств.

В настоящее время хорошо изучено как экспериментально, так и теоретически воздействие интенсивных потоков излучения на однородные (гомогенные) среды. Теоретические исследования по воздействию мощных потоков излучения на композиционные материалы ограничены трудностями применения развитых на сегодня моделей гетерогенных сред к решению этих задач.

Целью данной работы является построение модели композиционного материала и численное моделирование в ней течений, возникающих при воздействии интенсивного потока заряженных частиц.

Система уравнений включает в себя гидродинамические уравнения для компонент среды с учетом нагрева компонент среды за счет излучения, процессов теплопроводности, теплообмена и силы взаимодействия между компонентами, релаксацию их к равновесию.

Гидродинамические уравнения дополнены широкодиапазонными уравнениями состояния для компонент.

Для нахождения функции энерговыделения в облучаемой среде решается кинетическое уравнение для быстрых частиц.

Исследована роль компонент композита в формировании поля напряжений в облучаемой мишени и диссипации энергии.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗРЫВА - ЗАХЛОПЫВАНИЯ МЖ - МЕМБРАНЫ НА ОСНОВЕ КАВИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ Полунин В.М., Шабанова И.А., Хотынюк С.С.

Юго-Западный государственный университет Исследования акустической и гидродинамической кавитации начинаются с работы Рэлея [1]. Схема кавитационной модели процесса разрыва-восстановления МЖ-мембраны (МЖМ) показана на рис. 1. Наиболее цитируемым в литературе по акустической кавитации является уравнение движения поверхности уединенной газонаполненной полости сферической формы в «бесконечной» жидкости с плотностью 0 [2]:

Z ) + ( 3 2 ( dR dt ) ) + (1 ) P ( P( R) = 0, (1) 2 R d R dt В где R– текущий радиус полости, t– время, Р– давление в жидкости на бесконечности, P(R) – давление на поверхности полости.

X Используя начальные условия, согласно которым, если t=0, то 2R R=R0 и скорость расширения полости U=0, интегрирование (1) при Р= Р0 (Р0– гидростатическое давление). приводит к выражению [3]:

Рис.1. Схема кавита U 2 = 2 3 P0 0 (1 R0 R3 ). Рэлеем рассматривался случай пустой ционной модели полости [P(R)=0] и постоянного давления на бесконечности, когда Р=Р0. При указанных условиях из уравнения (1) можно получить скорость захлопывания полости:

U / 2 = 2 3 P0 0 ( Rm R3 1), где Rm- начальный (максимальный) радиус полости.

Интегрирование приводит к формуле Рэлея для времени захлопывания пустой полости в ( ) поле гидростатического давления [1]: = 0,915 R P. Оценка времени захлопывания m m 0 отверстия дает m 4,5 мс, что находится в согласии с опытными данными (m=5мс).

Выполняется равенство теоретического максимального и экспериментального среднего значений скорости расширения полости (Umax=0,18 м/с, U =0,24 м/с). Приведенные примеры соответствия результатов экспериментальных значений и теоретического расчета позволяют предположить, что и некоторые другие выводы теории и практики кавитации могут быть применимы к МЖМ.

Исследования выполнены при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (грант ФАО НК–410П, ГК № 2311).

Литература 1. Rayleigh On pressure developed in a liquid during the collapse of a spherical cavity // Philos Mag. 1917. Vol.

34. P. 94-100.

2. Сиротюк М.Г. Акустическая кавитация.// ДВО РАН. - М.: Наука, 2008. -271 с.

3. Михайлов И.Г., Полунин В.М. О влиянии смачиваемости поверхности, излучающей ультразвук, на отрыв кавитационных пузырьков от неё // Акуст. журн. 1973. Т. 19, вып. 3. С. 462-463.

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДИНАМИЧЕСКОЙ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ ОДНООСНОЙ СУПЕРПАРАМАГНИТНОЙ ЧАСТИЦЫ Поперечный И.С., Райхер Ю.Л., Степанов В.И.

Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Магнитный аналог ориентационного броуновского движения — суперпарамагнетизм — тем сильнее влияет на формирование магнитных свойств ферромагнетика, чем меньше размер образца и чем ниже его анизотропия. Поэтому для описания магнитодинамики нанодисперсных систем, где вклад суперпарамагнетизма велик, используется кинетическое уравнение типа Фоккера-Планка, известное в литературе как уравнение Брауна [1].

На основе этого подхода мы исследовали динамический магнитный гистерезис в частицах с анизотропией типа «легкая ось» и показали, что в зависимости от частоты приложенного поля и температуры режимы циклического перемагничивания частицы существенно различаются [2,3]. Проведенный анализ позволил также указать пределы применимость классической (бестемпературной) модели Стонера-Вольфарта.

В настоящей работе изучено влияние температуры на один из основных параметров петли магнитного гистерезиса наночастицы — коэрцитивную силу Hc. В динамическом режиме последняя определяется как мгновенное значение поля, при котором намагниченность принимает нулевое значение. Как и ожидалось, на низких частотах величина Hc монотонно возрастает с понижением температуры, всегда оставаясь меньше амплитуды H0 намагничивающего поля. На средних частотах при уменьшении температуры Hc растет быстрее, а затем эта величина достигает насыщения: Hc = H0. На высоких частотах равенство Hc=H0 выполняется практически во всем интервале температур, что является одним из проявлений так называемого «кинетического замораживания» [3]. Мы сопоставили наши результаты (в части температурной зависимости коэрцитивной силы наночастиц) с широко используемой сейчас в литературе приближенной формулой Кнеллера [4].

Оказалось, что ее применимость ограничена случаем низких частот перемагничивания (f кГц), где можно выделить единственную доминирующую моду релаксации. На средних и высоких частотах, где магнитный релаксационный спектр частицы «размазан», правильную температурную зависимость Hc дает лишь кинетический расчет.

Работа выполнена при поддержке проектов РФФИ 08-02-00802, РФФИ-CNRS 09-02 91070 и ECONET 21394NH.

Литература 1. Brown W. F. // Phys. Rev. 1963. V. 130. P.1677.

2. Raikher Yu. L., Stepanov V. I., Perzynski R. // Physica B. 2004. V.343. P.262–265.

3. Poperechny I. S., Raikher Yu. L, Stepanov V. I. // Phys. Rev. B 2010. V. 82, 4. Skomski R. Simple Models of Magnetism - Oxford University Press, New York, 2008.

РЕШЕНИЕ ПЛОСКОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ СТОХАСТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ПОЛЗУЧЕСТИ С УЧЕТОМ ПОВРЕЖДЕННОСТИ МАТЕРИАЛА Попов Н.Н.

Самарский государственный технический университет, Самара В условиях ползучести разработка аналитических методов решения стохастических краевых задач сталкивается с серьезными трудностями, основными из которых являются физические и статистические нелинейности определяющих соотношений. Поэтому для структурно-неоднородных реономных сред стохастические задачи решены лишь в простейших случаях на основе первого приближения метода малого параметра.

Разработан аналитический метод решения двумерной нелинейной задачи ползучести на примере двухосного растяжения плоскости из стохастически неоднородного материала с учетом накопления поврежденности и третьей стадии ползучести. Определяющее соотношение ползучести принимается в соответствии с нелинейной теорией вязкого течения в стохастической форме:

pij = cs n1 ( ij ij mm )(1 + U ( x1, x2 )) s 2 = 0,5(3 ij ij ii ij ) 3, ;

ij – истинные напряжения, U ( x1, x2 ) – случайная однородная функция, описывающая где;

флуктуации реологических свойств материала, с математическим ожиданием U = 0 и дисперсией U = 1, ij – символ Кронекера;

c, n, – постоянные материала.

ij ij Истинные напряжения выражаются через номинальные по формуле ij = ij (1 + ) = b(1 + H ( x1, x2 )) ij pij = (t, x1, x2 ),. где – скалярный параметр поврежденности, b, – постоянные материала, H ( x1, x2 ) – случайная однородная функция, описывающая стохастическую поврежденность материала, с математическим ожиданием H 2 = H = и дисперсией.

Решение задачи производиться относительно компонент тензора номинальных ij напряжений на основе методов возмущений и спектрального представления случайной функции. Получены формулы для нахождения дисперсий номинальных напряжений.

Проведенный анализ показал, что на третьей стадии ползучести происходит увеличение величины флуктуаций напряжений с течением времени, что, в свою очередь, может служить теоретическим обоснованием экспериментального наблюдаемого увеличения деформации ползучести на стадии разупрочнения по сравнению с разбросом на стадии установившейся ползучести.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 10-01-00644-а) МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МЯГКОГО МАГНИТНОГО ЭЛАСТОМЕРА Поспелова О.Ю., 2Русаков В.В.

Пермский государственный технический университет, Пермь Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Мягкие магнитные эластомеры (ММЭ) — это низкомодульные полимерные материалы, наполненные микрочастицами ферромагнетика, находящимися в многодоменном состоянии.

Замечательной особенностью ММЭ является сильная зависимость наблюдаемых механических свойств от приложенного магнитного поля, см., например, [1]. Причина заключается в том, что поле, намагничивая частицы, «включает» дипольное взаимодействие между ними. Возникающие при этом межчастичные силы передаются полимерной матрице и создают в ней напряжения, тем бльшие, чем выше напряженность поля внутри образца.

Нами предложена простая структурная модель для описания механики тонкого слоя ММЭ. Полимерная матрица аппроксимируется двухслойной гексагональной решеткой линейно-упругих стержней. В случайно выбранных узлах верхнего слоя решетки размещены твердые сферические частицы заданного размера, которые в магнитном отношении считаются изотропными и однодоменными. Для учета влияния наполнителя на жесткость ММЭ, предполагаем, что участки стрежней, попавшие внутрь частиц, не деформируются.

Нижний слой модельной решетки не содержит частиц, его назначение — уменьшить сжимаемость образца и повысить его сопротивление изгибу.

Рассмотрено одноосное аффинное растяжение модельного ММЭ в условиях, когда одна граница нижнего слоя закреплена, а противоположная ей — смещена на заданную величину.

Методом Монте-Карло [2] находится равновесная конфигурация системы, а по ней — сила, приложенная к смещенной границе. Представлены результаты численного эксперимента для относительных растяжений нижнего слоя до 20%, усреднение выполнялось по реализациям. Деформационная зависимость () образца, не содержащего частиц, как и ожидалось, линейна. Тот же образец, наполненный частицами до 30 об%, ведет себя аналогично, но с увеличенным (~25%) углом наклона прямой (). Обнаруженное повышение модуля Юнга наполненного материала качественно соответствует известным экспериментальным данным. Отметим, что в ММЭ с полидисперсным наполнителем отклонения реализаций деформационных кривых от усредненной линии () в 4-5 раз превышают те же флуктуации в монодисперсном композите.

Работа поддержана проектами РАН 09-П-1-1010 и МОН РФ 02.740.11.0442.

Литература 1. Stepanov G. V., Abramchuk S.S. et al. Effect of homogeneous magnetic field on the viscoelastic behavior of magnetic elastomers // Polymer. 2007. V. 48. P. 2. Соболь И. М. Численные методы Монте-Карло. М., «Наука», 1973. 312 c.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ НАНОЧАСТИЦ С МАГНИТНЫМ МОМЕНТОМ, СМЕЩЕННЫМ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРА МАСС Прокопьева Т.А., 2 Веебер Р., 2Клингкит М., 1,2Канторович С.С.

Уральский государственный университет имени А.М. Горького, Екатеринбург Институт компьютерной физики, Штутгарт, Германия В последние годы возрос интерес к различным магнитным системам: наряду с феррожидкостями с наночастицами, обладающими центральным магнитным моментом, появились другие системы, например, с использованием магнитных частиц Януса [1], немагнитных частиц, с частичным магнитным покрытием [2]. В данном исследовании предлагается модель, позволяющая описать основные характеристики таких систем:

рассматриваются феррожидкость, в которой наночастицы обладают магнитным моментом, смещенным по радиусу относительно центра масс частицы.

Основное состояние систем наночастиц с магнитным моментом, смещенным относительно центра масс, изучено для геометрий 2D и 3D [3]. На основе упомянутой модели в дальнейшем изучаются магнитные свойства таких систем. На базе статистической модели, описанной в работе [4], мы вычисляем намагниченность и начальную восприимчивость систем со смещенным магнитным моментом при комнатных температурах аналитически. Для компьютерного моделирования таких систем нами использовалась платформа ESPResSo [5]. Данные теоретического анализа и компьютерных симуляций находятся в хорошем согласии. Было обнаружено, что при увеличении относительного сдвига магнитного момента (то есть отношения величины сдвига к длине радиуса частицы) магнитная восприимчивость системы сильно падает.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 08-02-00647-а), гранта АВЦП № 2.1.1/1535, ФАНИ г/к 02.740.11.0202, гранта CRDF № PG07-005-02, гранта Президента для молодых ученых кандидатов наук (МК-6415.2010.2).

Литература 1. Smoukov S., Gangwal S., Marquez M. and Velev O., Reconfigurable responsive structures assembled from magnetic Janus particles – Soft Matter, 2009. – 5, 1285.

2. Larysa Baraban, Denys Makaro, Manfred Albrecht, Nicolas Rivier, Paul Leiderer and Artur Erbe, Frustration-induced magic number clusters of colloidal magnetic particles -Physical Review E, 2008. – 77, 03140.

3. Kantorovich S., Weeber R. and Holm C., Ferrofluids with shiflted dipoles: ground state structures – направлена в печать.

http://espressowiki.mpip-mainz.mpg.de/wiki/index.php/Main Page 4.

5. Ivanov A., Kuznetsova O., Magnetic properties of dense ferrofluids: an influence of interparticle correlations – Physical Review E, 2001. – 64, 041405.

РАСТЯЖЕНИЕ КРУГОВЫХ УПРУГИХ РАСТУЩИХ СТЕРЖНЕЙ ПОСТОЯННОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ Просвиряков Е.Ю.

Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, Казань При описании технологических процессов часто возникает ситуация, что изготавливаемые элементы конструкций летательных аппаратов, подводных лодок и других ответственных объектов меняют свою массу при изготовлении. Примером такого технологического процесса является силовая намотка полуфабрика изделия на жесткую оправку. Элементы конструкций меняют массу одновременно с воздействием различных силовых факторов, под влиянием которых тела переменной массы изменяют свою геометрию и ориентацию в пространстве. В изготовлении конструктивных элементов требуется не только инженерная разработка, но и теоретическое обоснование технологического процесса, позволяющее оценивать остаточные напряжения и деформации (прямая задача) и форму изделия после обработки (обратная задача).

В данном докладе рассматривается центральное растяжение длинного упругого стержня кругового поперечного сечения, к которому приложена растягивающая нагрузка, равнодействующая которой – сила. В общем случае процесс не является изотермическим.

Рассматривается два случая. Первый случай – растягивающая сила приложена к обоим торцевым сечениям стержня, второй случай – растягивающая сила приложена к одному торцевому сечению, другое сечение жестко защемлено. Проведено исследование краевых задач напряженно деформированного состояния растущего стержня в зависимости от закона приложения нагрузки. Выявлена связь между скоростями изменения силы и увеличения радиуса сечения стержня. Отметим, что при устойчивом процессе деформирования стержня полученные формулы справедливы и при сжатии стержня. Следовательно, хотя это обстоятельство, общеизвестно, необходимо проводить исследование устойчивости. При исследовании устойчивости растяжения растущего кругового стержня использовалось две методики: применение истинных и условных напряжений. Приведено сравнение этих методов, которое позволяет утверждать, что ответ на вопрос об устойчивости деформирования стержня существенно зависит от выбора метрики пространств напряжений и деформаций. Отметим, что рассматриваемая задача является одномерной осесимметричной. Данная математическая модель является первым приближением к решению задачи об исследовании силовой намотки полуфабрикатов с различной реологией, тем не менее, даже на этом этапе она позволяет выявить некоторые закономерности.

Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятия в научно-технической среде (программа У.М.Н.И.К.) К РАСЧЕТУ РАЗМАГНИЧИВАЮЩИХ ПОЛЕЙ В НЕОДНОРОДНОЙ ПО ПЛОТНОСТИ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ Пшеничников А.Ф.

Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Размагничивающим полем, как известно, называется добавка к напряженности поля внутри вещества, связанная с преломлением силовых линий на границах тела. Это поле играет важную (иногда главную) роль в формировании намагниченности внутри тела и подлежит расчету всегда, когда необходимо корректное представление экспериментальных данных по намагниченности вещества. Для расчета размагничивающих полей требуется решение связанной краевой задачи для некоторой геометрической области, включающей в себя собственно намагниченное тело и окружающее пространство. В отсутствие электрических токов задача сводится к решению статических уравнений Максвелла и материального уравнения, связывающего намагниченность с напряженностью поля внутри тела. Если внешнее поле однородно, задача имеет точное аналитическое решение для тела в виде произвольного трехосного эллипсоида и его предельных конфигураций (тонкая пластина, шар и круглый цилиндр бесконечной длины) в однородном внешнем поле [1].

Кроме того, аналитическое решение возможно в приближении однородной намагниченности [2]. В остальных случаях приходится ограничиваться приближенным аналитическим или численным решение задачи.

Проблема вычисления намагниченности и напряженности поля внутри магнитной жидкости многократно усложняется, если жидкость неоднородна по концентрации частиц.

Причиной пространственной сегрегации частиц является магнитофорез и седиментация – дрейф частиц под действием магнитного и гравитационного полей соответственно.

Единственным механизмом, выравнивающим концентрацию частиц внутри полости, является градиентная диффузия. В общем случае все эти процессы описываются нелинейным динамическим уравнением магнитодиффузии, содержащим слагаемое, ответственное за магнитофорез и зависящее от концентрации частиц и напряженности поля в веществе.

Размагничивающее поле и неоднородность концентрации частиц в полости оказываются взаимосвязаны и усиливают друг друга. В предлагаемой работе описывается новый алгоритм вычисления внутренних магнитных полей, не связанный с решением краевой задачи и позволяющий избежать проблем, обусловленных дальнодействующим характером магнитных полей рассеяния.

Литература 1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. 1982. М.: «Наука», 620 с.

2. Пшеничников А.Ф., Магнитное поле в окрестности уединенного магнита – Магнитная гидродинамика, 1993, N1. С. 37 – 40.

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФЕРРОЖИДКОСТЬ С ЦЕПОЧЕЧНЫМИ АГРЕГАТАМИ Пьянзина Е.С.

Уральский государственный университет им. А.М. Горького, Екатеринбург Магнитные жидкости – это системы, состоящие из магнитных наночастиц, взвешенных в жидких носителях, обладающие сложной внутренней структурой. В них возможно образование различных микроструктур: цепочек из наночастиц, фрактальных кластеров, микрокапель и т. д. Для изучения микроструктуры феррожидкости существует множество различных методик, одной из которых является малоугловое нейтронное рассеяние (см., например, [1]). Такие эксперименты позволяют изучить атомную и магнитную структуры магнитных дисперсных наночастиц и характер их взаимодействия, который в свою очередь, определяет микроструктуру системы. В рамках этой методики можно получить и так называемый структурный фактор, который представляет собой отношение интенсивности рассеяния нейтронов на образце, к интенсивности рассеяния на “идеальном” образце (без межчастичных корреляций). В теории используется определение структурного фактора как Фурье-образа радиальной функции распределения.

Наиболее типичными микроструктурами для магнитных жидкостей с высокой интенсивностью магнито-дипольного взаимодействия и небольшой концентрацией дисперсной фазы, представляются цепочки из феррочастиц, магнитные моменты которых находятся в положении “голова-хвост”. В данной работе представлена теоретическая модель структурного фактора феррожидкости с цепочечными агрегатами под влиянием внешнего магнитного поля. Для этого, используя равновесные концентрации цепочек в произвольном магнитном поле [2], строится радиальная функция распределения, Фурье-образ которой и есть структурный фактор.

Анализ полученных результатов и их сравнение с данными компьютерных экспериментов позволяют изучить анизотропию структурного фактора и выявить его связь с микроструктурными характеристиками для двух важных случаев: параллельно и перпендикулярно внешнему магнитному полю. Наличие цепочек приводит к анизотропии структурного фактора для двух указанных случаев, и сильному отличию их друг от друга.

Работа выполнена при финансовой поддержке МОН г/к 02.740.11.0202, гранта Президента для молодых кандидатов наук (МК-6415.2010.2).

Литература 1. М.В. Авдеев, В.Л. Аксёнов // УФН, N 180 (10) 2010 – с. 1009.

2. V. S. Mendelev and A.O. Ivanov // Phys. Rev. E Vol. 70 2004 –p. 051502.

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА РЕЛАКСАЦИИ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОВЕРХНОСТНО УПРОЧНЁННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ Радченко В.П., Саушкин М.Н.

Самарский государственный технический университет, Самара Эксплуатация деталей, как правило, всегда сопровождается механическим, тепловым и другими воздействиями на поверхностный слой, поэтому возникновение и развитие усталостной трещины, коррозия и другие деградационные процессы начинаются на нём.

Наведение в слое сжимающих остаточных напряжений, которые препятствуют выходу различного рода дислокаций и вакансий, способствует повышению долговечности изделий.

В процессе эксплуатации при высокотемпературной ползучести происходит процесс релаксации остаточных напряжений (уменьшение сжимающих напряжений по модулю).

В связи с этим становится значимой оценка величины наведённых остаточных напряжений и скорости их релаксации, что особенно важно при переходе на эксплуатацию и ремонт «по техническому состоянию».

По методике, предложенной в [1], решён ряд задач оценки кинетики остаточных напряжений в упрочнённом слое для модельных и промышленных конструктивных элементов (цилиндрический образец, круговой концентратор, толстостенная труба, прямолинейные и закрученные лопатки переменного сечения, диск ГТД с круговыми концентраторами). Методика [1] сводится к решению двух задач. Первая задача – определение исходного (после упрочняющей обработки) распределения остаточных напряжений и пластических деформаций, решение которой используется как начальное условие для второй задачи – расчёт релаксации остаточных напряжений в упрочнённом слое конструкции. При этом для сложных пространственных конструкций при решении второй задачи используется подход, основанный на декомпозиции конструкции на тонкий упрочнённый слой и «тело», который приводит к «склеиванию» двух краевых задач:

определение напряжёно-деформированного состояния всей конструкции при ползучести без учёта поверхностного упрочненного слоя;

расчёт релаксации остаточных напряжений в тонком упрочнённом слое в режиме «жёсткого» нагружения с учётом начального распределения остаточных напряжений и деформаций.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (проект 2.1.1/13944) Литература 1. Радченко В.П., Саушкин М.Н. Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочнённых конструкциях. – М.: Машиностроение-1, 2005. –226 с.

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ С НАЧАЛЬНЫМ НАПРЯЖЁННО ДЕФОРМИРОВАННЫМ СОСТОЯНИЕМ ДЛЯ УПРОЧНЁННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТЕЛ Радченко В.П., Саушкин М.Н.

Самарский государственный технический университет, Самара Рассматриваются методы решения двух краевых задач, возникающих в механике остаточных напряжений, для сплошных и полых цилиндрических тел: определение полей остаточных напряжений и остаточных пластических деформаций после упрочняющей обработки;

расчёт кинетики (релаксации) остаточных напряжений в упрочнённом слое конструкции, находящейся в нагруженном состоянии (заданы кинематические или силовые условия нагружения), при ползучести. Первая задача сводится к системе дифференциальных уравнений в частных производных, которую можно рассматривать как краевую задачу определения остаточных напряжений при заданных остаточных пластических деформациях.

Однако на практике экспериментально определяется одна или две компоненты тензора остаточных напряжений, а остальные компоненты необходимо доопределить, решая при этом обратную краевую задачу — задачу определения остаточных пластических деформаций по известным напряжениям. Данная задача при заданных остаточных напряжениях может иметь бесконечное множество решений (кинематически допустимых деформаций). Для получения единственного решения в работе вводится дополнительная гипотеза на вид тензора пластических деформаций, учитывающая анизотропный характер распределения пластических деформацию после упрочнения. Решение первой задачи используется как начальное условие для второй задачи (релаксации остаточных напряжений в упрочнённом слое), для решения которой в случае цилиндрических тел разработаны два метода:

аналитический («прямой», точный) и приближённый, основанный на идее декомпозиции конструкции на тонкий упрочнённый слой и «тело». Аналитический метод при заданных начальных условиях позволяет получить точное решение задачи. При использовании приближённого метода расчёт релаксации остаточных напряжений в поверхностном слое сводится к «склеиванию» решений двух краевых задач: сначала производится расчёт напряжёно-деформированного состояния цилиндрического тела при ползучести без учёта упрочнённого слоя;

затем расчёт релаксации остаточных напряжений в режиме «жёсткого»

нагружения с учётом кинетики деформаций на поверхности тела.

Приводятся результаты расчётов и их сравнение с экспериментальными данными.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (проект 2.1.1/13944).

ПОГЛОЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ПОЛЯ В СУСПЕНЗИИ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ Райхер Ю.Л., Степанов В.И.

Институт механики сплошных сред Уральского отделения РАН, Пермь Рассмотрена генерация тепла за счет вязкого трения в разбавленной суспензии однодоменных частиц ферромагнетика, находящейся под действием вращающегося магнитного поля;

предполагается, что частицы суспензии обладают высокой магнитной жесткостью. Для решения задачи использован кинетический подход (уравнение вращательной диффузии). Изучено поведение удельной мощности тепловыделения (SLP) как функции амплитуды поля H и его частоты при постоянной температуре.

Выполненный анализ зависимости SLP от частоты и амплитуды вращающегося поля [1] позволяет указать оптимальные диапазоны применения именно этого типа магнитоиндукционного нагрева [2]. Мы получили следующие простые приближенные правила:

1. При фиксированной частоте вращения поля поглощаемая мощность растет квадратично по 6Vh / M SVm ;

дальнейшее амплитуде поля и достигает наибольшего значения при H * увеличение поля неэффективно.

2. При фиксированной амплитуде поля поглощаемая мощность растет квадратично по частоте и достигает наибольшего значения при * M S HVm / 6Vh ;

дальнейшее увеличение частоты неэффективно.

Здесь Vh — гидродинамический объем частицы, Vm — объем ее магнитного однодоменного ядра, M S — намагниченность материала частицы, — вязкость несущей жидкости.

Приведем пример использования полученных оценок. Полагая Vh ~ 10Vm, M S 400 Гс 10 2 (вода), для частоты вращения поля / 2 = 10 кГц имеем H * ~ 90 Э. При (феррит) и этой величине поля параметр H / 2 составляет около 106, что вполне укладывается в критерий Брезовича, устанавливающий физиологическую переносимость гипертермии.

Работа выполнена при поддержке проектов РФФИ 10-02-96022 и 09-02-91070 и ECONET 21394NH.

Литература 1. Райхер Ю. Л., Степанов В. И. Поглощение энергии вращающегося поля в суспензии магнитных наночастиц // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2011. Vol. 139. P.199-205.

2. Шарапова В. А., Уймин М. А., Мысик А. А., Ермаков А. Е. Тепловой отклик магнитных наночастиц на переменные магнитные поля // Физика металлов и металловедение. 2010. Т. 110. С. 5-11.

ЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ В ЗАДАЧАХ ГЕОДИНАМО Решетняк М.Ю.

Институт физики Земли РАН, Москва Магнитные поля планет являются предметом активного изучения теории динамо.

Подавляющее большинство современных планетарных моделей динамо (и геодинамо, в том числе) включают в себя уравнения тепловой конвекции и генерации магнитного поля. Для планет характерно быстрое вращение, приводящее к выполнению магнитрострофического баланса сил и высоким магнитным энергиям. Другими словами, магнитное поле может оказывать существенное влияние на гидродинамику. За последние годы в рамках трехмерных моделей геодинамо на базе параллельных суперкомпьютеров удалось воссоздать морфологию магнитного поля, близкую к наблюдаемому, оценить степень влияния теплового режима на границе ядро-мантия на частоту инверсий магнитного поля в прошлом и решить ряд других вопросов [1]. В тоже время, данные модели уже чрезвычайно сложны для построения простых сценариев длинно временной эволюции магнитного поля, включающей инверсии и экскурсы магнитного поля. С другой стороны, известно, что возникающие магнитные силы остаются одного порядка с силами вращения и плавучести, что связано с существованием бессиловых структур магнитного поля, что позволяет надеяться на возможность использования более простых моделей для магнитного поля с «правильной» параметризацией гидродинамики, т. е. заданными - и -эффектами. Слабое изменение структуры течений при переходе от кинематических режимов динамо к нелинейному режиму, также подтверждают и результаты численных экспериментов [2].

численный анализ на Целью данной работы является привести систематический собственные значения одномерной модели Паркера с наиболее распространенными пространственными распределениями -эффекта и дифференциального вращения и показать, какие свойства магнитных полей уже можно ожидать в рамках линейных моделей динамо. Данный анализ полезен как для интерпретации результатов уже имеющихся трехмерных моделей, так и для поисков новых режимов в более сложных моделях, остающихся все еще весьма дорогостоящими и требующими больших компьютерных затрат.

Литература 1. Treatise on Geophysics, V. 8. Core dynamics. Ed. Schubert, G. Elsevier: 2007.641pp.

2. Hejda, P., Reshetnyak, M. Nonlinearity in dynamo. Geophys.Astrophys.Fluid Dynam. 2010, 104, 5-6, 491–504.

ДЕФОРМИРОВАНИЕ ПЛАСТИНЫ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ Роговой А.А., Путин Н.А.

Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Рассматривается задача о плоской конечной деформации упругой пластины с линейной намагниченностью, находящейся в постоянном магнитном поле. Задача решается в связанной вариационной постановке, полученной на основе системы уравнений механики деформируемого твердого и уравнений магнитостатики, записанных для потенциала поля. Объемные и поверхностные силы, действующие на пластину, магнитного определяются магнитным полем, которое, в свою очередь, зависит от деформации пластины.

Для численной реализации использовался МКЭ. Внешнее поле увеличивалось по шагам. На каждом шаге вычислялись приращения напряженности и индукции магнитного поля и намагниченности пластины, определялись пондеромоторные (массовые) и а также деформации и напряжения, поверхностные силы, действующие на нее, возникающие в пластине. Полученные данные использовать как начальные для следующего шага. Вычисление всех величин проводилось в начальной недеформированной конфигурации.

Работа выполнена в ведущей научной школе (грант Президента РФ НШ-7529.2010.1) в рамках программы совместных фундаментальных исследований УрО РАН, СО РАН и ДВО РАН РАН (№ 09-С-1-1008) и при финансовой поддержке РФФИ (грант № 10-01-96008).

ПОСТРОЕНИЕ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ СООТНОШЕНИЙ УПРУГО-НЕУПРУГИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КОНЕЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЯХ В МАТЕРИАЛАХ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ Роговой А.А., Столбова О.С.

Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь В работах [1,2] разработан формализованный подход к построению корректных (удовлетворяющих принципам термодинамики, инвариантности и дополнительным аксиомам и неравенствам) определяющих уравнений для сложных сред при конечных деформациях. В них термо-упруго-неупругий процесс трактуется как упругий с напряженной отсчетной конфигурацией, в качестве которой принимается промежуточная упругая конфигурация, близкая к текущей и получающаяся из последней малой упругой разгрузкой.

Эта близость формализуется введением малого положительного параметра и все кинематические величины представляются в виде рядов по этому параметру с удержанием только линейных слагаемых, что позволяет построить для любого закона упругости определяющие уравнения с начальными напряжениями и функциями отклика материала на малые упругие деформации в промежуточной конфигурации.

Используя этот подход, в настоящей работе получено уравнение состояния для материалов с памятью формы, основанное на модели А.А. Мовчана [3,4]. Выполнена вариационная постановка краевой задачи, записано вариационное уравнение относительно промежуточной конфигурации при отсутствии массовых и поверхностных сил. С помощью полученных соотношений численно методом конечных элементов реализована задача о деформировании образца, состоящего из материала с памятью формы и полимера, при прямом и обратном мартенситном превращениях.

Работа выполнена в ведущей научной школе (грант Президента РФ НШ-7529.2010.1) в рамках программы фундаментальных исследований Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН (№ 09-Т-1-1006), Государственного контракта с Федеральным агентством по науке и инновациям (№ 02.740.11.0442) и при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 10-01-00055).

Литература 1. Новокшанов Р.С., Роговой А.А. О построении эволюционных определяющих соотношений для конечных деформаций // Изв. РАН. МТТ. – 2002. – № 4. – С.77-95.

2. Роговой А.А. Определяющие соотношения для конечных упруго-неупругих деформаций // ПМТФ. –2005.

– Т.46. – № 5. – С.138-149.

Мовчан А.А., Шелымагин П.В., Казарина С.А. Определяющие уравнения для двухэтапных термоупругих 3.

фазовых превращений // ПМТФ. – 2001. – Т.42. – №5. – С.152-160.

4. Мовчан А.А., Чжо Ту Я. Решение связанной термоэлектромеханической задачи для стержня из сплава с памятью формы в рамках теории нелинейного деформирования этих материалов // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2008. – Т.14. – №3. – С.443-460.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МОЛЕКУЛ ДНК В НАНОКАНАЛЕ Рожков Д.А., 1,2Канторович С.С., 2Сега М.

Уральский государственный университет им. А.М. Горького, Екатеринбург Университет Штудгарта, Штугарт, Германия Не секрет, что многие ученые пытаются исследовать структуру и свойства молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). На данный момент, путем проведения различных экспериментов, были определены их размеры и заряды. Известно, что молекулы ДНК имеют структуру двойной спирали запутанной в клубок. Это осложняет их изучение и анализ последовательностей, кодирующих генетическую информацию.

В 2004 году группой биофизиков Технического Университета Дрездена проводились эксперименты по изучению молекул ДНК, в ходе которых был обнаружен эффект, позволяющий распутывать клубки молекул ДНК [1]. На стеклянной подложке методом лазерной литографии протравливались каналы, в которые помещалась жидкость с молекулами ДНК, после чего каналы накрывались стеклянной крышкой.

Было замечено, что в каналах глубиной 350 нм и более молекулы ДНК сохраняют структуру клубка и занимают весь объем каналов, располагаясь случайным образом. Однако в каналах глубиной не более 100 нм молекулы ДНК начинают притягиваться к боковым стенкам канала, и выпрямляются вдоль них. На данный момент не существует однозначного объяснения аномального притяжения между одноименно заряженными молекулами ДНК и стенками наноканала. Целью данной работы являлось выявление ключевых факторов, отвечающих за притяжение молекул ДНК к боковым стенкам канала.

Данная система слишком сложна для аналитического описания. На границе раздела двух диэлектриков возникает эффект поляризации. Кроме того присутствие макроионов ДНК приводит к локальными изменениям электрического поля. Для изучения данной системы использовался метод молекулярной динамики компьютерного моделирования.

Компьютерный эксперимент был выполнен в среде ESPResSo[2]. Для учета эффекта поляризации использовался метод ICC*[3], а для электростатического взаимодействия – MMM1D[4].

Литература 1. Madhavi Krishnan, Ingolf Mnch and Petra Schwille Nano Lett., 2007, 7 (5), pp.

2. http://espressowiki.mpip-mainz.mpg.de/wiki/index.php/Main_Page 3. Sandeep Tyagi, Mehmet Szen, Marcello Sega, Marcia Barbosa, Sofia S. Kantorovich, Christian Holm, “An iterative, fast, linear-scaling method for computing induced charges on arbitrary dielectric boundaries”, J.

Chem. Phys. 132, 154112 (2010);

doi:10.1063/1. 4. A method for calculating electrostatic interactions in one-dimensional periodic geometries;

A. Arnold and C.

Holm;

J. Chem. Phys. 123, 144103 (2005) ДВИЖЕНИЕ БРОУНОВСКОЙ ЧАСТИЦЫ В ВЯЗКОУПРУГОЙ ЖИДКОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ УПРУГОЙ ВОЗВРАЩАЮЩЕЙ СИЛЫ Русаков В.В., Райхер Ю.Л.

Институт механики сплошных сред Уральского отделения РАН На основе кинетической теории броуновского движения рассмотрено поступательное движение частицы в вязкоупругой среде Джефриса [1] при наличии гармонического потенциала. На наш взгляд, такая модель применима при описании микрореологических измерений в слабо сшитых гелях, а также при микрореологическом зондировании сложных сред с помощью лазерного пинцета (твизера) [2].

В модели Джефриса диссипативное взаимодействие частицы со средой-носителем аппроксимируется двумя механизмами трения, действующими параллельно. Один из них — это обычная ньютоновская сила трения, пропорциональная мгновенной скорости частицы, другой — запаздывающая сила трения с характерным (максвелловским) временем, определяемым отношением запаздывающей вязкости к динамическому модулю среды носителя. В рассматриваемой модели упругая возвращающая сила прямо пропорциональна смещению частицы с коэффициентом жесткости, задаваемым либо равновесным упругим модулем гелевой матрицы, либо интенсивностью оптического пучка твизера.

Изучена времення зависимость среднеквадратичного смещения частицы — величины, измеряемой в стандартном эксперименте по броуновскому движению. Как и следовало ожидать, на больших временах положение частицы локализовано в области, размер которой в соответствии с флуктуационно-диссипационным соотношением определяется балансом энергии теплового движения и равновесной упругости. Если среда-носитель обладает достаточно высокой динамической упругостью (в сравнении с равновесной компонентой), то существует определенный временнй интервал, на протяжении которого частица оказывается локализованной в пределах области, размер которой меньше равновесного значения и определяется величиной динамической упругости среды. Режим динамической локализации (он имеет характер промежуточной асимптотики) достигается за счет быстрой диффузии [1], определяемой температурой и ньютоновским трением. Переход к равновесной локализации осуществляется посредством медленной диффузии, в которой главную роль, наряду с температурой, играет запаздывающая вязкость.

Работа выполнена при поддержке проектов РФФИ 09-02-91070, МОН РФ 02.740.11.0442 и АВЦП РНП 2.1.1/4463.

Литература 1. Райхер Ю. Л., Русаков В. В. Теория броуновского движения в жидкости Джефриса // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2010, Т 138, вып. 5(11), стр. 998-1005.

2. Squires T. M., Mason T. G. Fluid mechanics of microrheology // Annu. Rev. Fluid Mech. 2010. V.42. P. 413 438.

АКУСТОГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МАГНИТНОЙ ЖИДКОСТИ Ряполов П.А., Танцюра А.О.

Юго-западный государственный университет, Курск В данной работе рассматриваются результаты исследования дисперсного состава магнитных жидкостей (МЖ) на основе акустомагнитного эффекта (АМЭ). Сущность АМЭ заключается в излучении электромагнитной волны столбиком намагниченной МЖ при распространении в нем звуковых волн.

В работе [1] предложено выражение для оценки относительной амплитуды ЭДС, наводимой акустомагнитным эффектом. Данный подход дает представление только о предельных случаях: «максимальном» и «минимальном» размере частиц. Реальная МЖ характеризуется распределением феррочастиц по размерам, взаимодействием частиц, наличием агрегатов в исходном образце, процессом агрегации в магнитном поле. Для учета этих данных нами были использована широко известная теория MMF2 [2]. Для определения параметров распределения использовались выражения из работы [3]. Выражение для ЭДС, наводимой в измерительном контуре, запишется с учетом этого в виде:

( ) 2 L(e ) f ( x)dx k e e sh e f ( x)dx e = 0, N d 0 ( ) n m* ( x) e 2 sh 2e f ( x)dx 1+ k 0T где L (e ) - функция Ланжевена e - параметр k = qc 2C 1, эффективного поля [3], q p Рис. 1. Распределение частиц по размерам МГА (сплошная), АМЭ (пунктир), АСМ коэффициент теплового расширения, T (штрихпунктир) абсолютная температура, - скорость c распространения звука, C p - удельная теплоемкость при постоянном давлении, N d динамический размагничивающий фактор, n - концентрация феррочастиц, m* - магнитный момент феррочастицы.


Для исследования дисперсного состава МЖ была создана экспериментальная установка, подробно описанная в [2]. Кривые распределения частиц по размерам, полученные по данным АСМ, МГА и исследования на основе АМЭ, представлены на рис. 1.

Исследования выполнены при поддержке ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (грант ФАО НК–410П, ГК № 2311).

Литература 1. Полунин В.М. Акустические эффекты в магнитных жидкостях. М: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 208 с.

2. V.M. Polunin [et all] On the estimation of physical parameters of magnetic nanoparticles in magnetic fluid // Magnetohydrodynamics - Vol. 46 (2010) - No. 1, - pp. 31– 3. A.O. Ivanov, O.B. Kuznetsova Magnetogranulometric Analysis of Ferrocolloids: Second-Order Modified Mean Field Theory // Kolloidnyi Zhurnal, 2006. – Vol. 68. – No. 4. – Р. 472–483.

4. A.F. Pshenichnikov, V.V. Mekhonoshin, A.V. Lebedev Magneto-granulometric analysis of concentrated ferrocolloids // J. Magn. Magn. Mater., 1996. – Vol. 161. – P. 94-162.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЯ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ УДАРНОГО СЖАТИЯ Савельева Н.В., 2Баяндин Ю.В., 2Наймарк О.Б.

Пермский государственный технический университет, Пермь Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь В настоящий момент существует множество работ, направленных на исследование поведения упругопластических материалов при действии ударных нагрузок. Целью таких исследований является выявление закономерностей поведения твердых тел при указанных видах нагружения и создание эффективных методов оценки прочности материалов.

Несмотря на достигнутый прогресс в этой области, задача откола является актуальной и требует создания новых адекватных моделей.

Откольное разрушение трактуется как процесс развития и накопления микроповреждений, протекающий в материале во времени. В ходе нагружения дефекты имеют способность зарождаться, расти и взаимодействовать. С этим связано формирование дислокационных субструктур, переходы между типами которых, приводят к резкому изменению механических свойств материала, поэтому необходимо введение параметра, характеризующего ориентацию и размер дефектов, а точнее дефектной субструктуры, каждый тип которой существует в определенном диапазоне дислокационной плотности и поведение которых универсально для широкого класса материалов. На основе полученных ранее уравнений статистической теории, разработанной в лаборатории физических основ прочности ИМСС УрО РАН, предложена математическая постановка поведения материала при динамическом нагружении. В модели введены два параметра порядка, которые описывают дефектную структуру материала: первый – тензорный параметр модели, который отвечает за плотность мезодефектов, а второй является структурным параметром, зависящим от отношения двух масштабов: размера скоплений дефектов и расстояния между ними.

В работе была решена система уравнений, которая описывает поведение упруго пластического материала при ударно-волновом нагружении и состоит из закона аддитивности скоростей деформации, уравнение движения, определяющих соотношений среды с дефектами, в терминах двух параметров порядка. Система дифференциальных уравнений с краевыми условиями, соответствующими плоскому удару, была решена численно. В результате было показано, что разработанная модель подтверждает связь механизмов разрушения со свойствами ансамбля дефектов. Модель описала процесс откольного разрушения и позволила установить зону накопления повреждений. Анализ полученных результатов выявил зависимость времени роста дефектов от характеристик материала и вида импульса нагружения.

СЛАБОНЕЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ПЛОСКОГО СЛОЯ ЖИДКОСТИ СО СВОБОДНОЙ ДЕФОРМИРУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ Самойлова А.Е.

Пермский государственный университет, Пермь Обычно при исследовании конвективной устойчивости неоднородно нагретых сред используется приближение Буссинеска, в котором зависимость плотности от температуры учитывается только в слагаемом с подъемной силой в уравнении движения;

жидкость считается несжимаемой. Корректный учет деформационных мод неустойчивости при одновременном учете плавучести возможен лишь за рамками стандартного приближения Буссинеска. В данной работе исследуется устойчивость равновесия плоского слоя жидкости с твердой нижней границей и свободной деформируемой верхней границей. Предполагается наличие вертикального градиента температуры, при этом на верхней границе слоя ставится условие теплоотдачи Ньютона, нижняя граница считается теплопроводной. Учет плавучести производится в рамках модели, предложенной Д.В.Любимовым [1]. При этом жидкость считается изотермически несжимаемой, а зависимость плотности от температуры учитывается везде в уравнении Навье–Стокса, в уравнении непрерывности и в граничных условиях, а не только в подъемной силе. Предполагается экспоненциальный вид уравнения состояния.

При исследовании линейной устойчивости данной системы было обнаружено существование колебательной моды неустойчивости при нулевом значении числа Марангони в случае невесомости при нагреве со стороны свободной поверхности [2]. Такая устойчивость возможна только при очень малых числах Прандтля ( Pr 0.001 ).

Для более детального исследования обнаруженной моды неустойчивости изучено поведение данной системы вблизи порога устойчивости методами слабонелинейного анализа. Получены области мягкого и жесткого возбуждения вторичных режимов в пространстве параметров задачи. Показано, что вторичные возмущения формируются в виде стоячей и бегущей волн.

Литература 1. Lyubimov D.V., Lyubimova T.P., Alexander Iwan J.D. and Lobov N.I. On the Boussinesq approximation for fluid systems with deformable interfaces // Adv. Space Res., 1998. V. 22. N 8. P. 1159-1168.

2. ЛобовН.И., Самойлова А.Е. Колебательная устойчивость плоского слоя жидкости со свободной деформируемой поверхностью // Пермь: Изд-во Перм.гос.пед.ун-та. Конвективные течения… – Вып.4, 2009.– С. 35- МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МИКРОПОЛЯРНЫХ УПРУГИХ ТОНКИХ ОБОЛОЧЕК, ПЛАСТИН И БАЛОК Саркисян С.О.

Гюмрийский государственный педогогический институт, Армения Структурная механика является научной основой разработки новых материалов с повышенными прочностными свойствами [1].

Внутренняя структура реального упругого материала при ее деформировании может быть описана в рамках микрополярной (несимметричной, моментной) теории упругости.

Микрополярная теория упругости это строгий математический аппарат полевых уравнений для твердых деформируемых тел с внутренней структурой.

С точки зрения современных приложений микрополярной теории упругости актуальна проблема построения математических моделей микрополярно-упругих тонких оболочек, пластин и балок [2].

Основная проблема общей теории микрополярных упругих тонких оболочек и пластин (балок) заключается в приближенном, по адекватном сведении трехмерной (двумерной) задачи микрополярной теории упругости к некоторой двумерной (одномерной) краевой качественные стороны задаче. Для достижения этой цели уместно использовать асимптотического анализа трехмерной (двумерной) граничной задачи микрополярной теории упругости в тонкой пространственной (плоской) области оболочки или пластинки (прямоугольника).

В данной работе на основе метода гипотез, имеющий математическое (асимптотическое) обоснование, в зависимости от значений безразмерных физических параметров, построены общие прикладные-двумерные (одномерные) теории микрополярных оболочек и пластин (балок) с независимыми полями перемещений и вращений;

со стесненным вращением;

«с малой сдвиговой жесткостью».

Рассматриваются конкретные прикладные задачи об определении напряженно деформированного состояний в микрополярных балках, прямоугольных и круглых пластинках, в микрополярных цилиндрических оболочках. Все задачи доведены до окончательных численных результатах. При помощи численного анализа выявляются материала специфические свойства и эффективные проявления микрополярного рассмотренных тонких тел.

Литература 1. Морозов Н.Ф. Структурная механика материлов и элементов конструкций. Взаимодействие нано микро-мезо и макромасштабов при деформировании и разрушении// Известия РАН. Механика твердого тела. 2005. N4. С. 188-189.

2. Саркисян С.О. Общая динамическая теория микрополярных упругих тонких оболочек// Доклады АН России. 2010. Т.435. N3.

МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ УРАВНЕНИЙ СЛОЖНЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СРЕД Свистков А.Л.

Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Для моделирования поведения вязкоупругих, упругопластических и вязкоупругопластических сред предложено использовать модели, иллюстрацией механического поведения материала в которых являются симметричные схемы, составленные из упругих, вязких и пластических элементов. При этом вращение среды как абсолютно твердого тела учитывается только один раз. Все остальные геометрические преобразования малого объема определяются симметричными положительно определенными тензорами растяжения. Обсуждаются преимущества предложенного подхода и физический смысл используемых зависимостей. Приводится пример построения модели упруговязкопластической среды. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № РФФИ 09-08-00530-а и программы РАН 09-С-1-1008.

На рисунке приводится иллюстрация геометрических (вращательных и деформационных) преобразований малого сферического объема в вязкоупругом материале. Стрелками показаны скорости точек поверхности этого объема, прибавляемых на каждом промежуточном преобразовании к уже имеющимся скоростям. Каждой точке на схеме механического поведения среды соответствует определенное промежуточное состояние материала.


МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ КАНТИЛЕВЕРА АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ Свистков А.Л., Ужегова Н.И.

Институт механики сплошных сред УрО РАН Несмотря на широкое использование атомно-силовой микроскопии для исследования структуры и свойств материалов на наноуровне, остается еще много нерешенных вопросов с получением количественных характеристик материала. Для расшифровки получаемых экспериментальных данных требуется использовать математические модели. Наиболее часто используемым режимом работы атомно-силового микроскопа является полуконтактный режим. С его помощью удается получать информацию не только о рельефе поверхности, но и фазовый портрет структуры материала и другие характеристики.

В данной работе рассматривается способ решения динамических задач моделирования движения кантилевера атомно-силового микроскопа. Предложено использовать разложение перемещений оси кантилевера в ряд Фурье по координате. Коэффициенты разложения при этом выбираются таким образом, чтобы всегда выполнялось уравнение движения точек оси кантилевера, поэтому на каждом шаге по времени необходимо обеспечивать удовлетворение граничных условий. В работе приводится пример решения задачи, обсуждаются преимущества предложенного подхода.

Работа выполнена при поддержке программы РАН 09-Т-1-1006, гос. контракту № 02.740.11.0442.

ПРИНЦИП МАКСИМАЛЬНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ЭНТРОПИИ:

ПРИЛОЖЕНИЯ И СВЯЗЬ СО ВТОРЫМ НАЧАЛОМ ТЕРМОДИНАМИКИ Селезнев В.Д., Мартюшев Л.М.

Уральский Федеральный Университет, Екатеринбург В изолированной системе энтропия стремится к максимуму, а производство энтропии для любой системы больше нуля. Эти утверждения составляют суть второго закона термодинамики. Однако в двадцатом веке стали появляться более сильные утверждения о том, что производство энтропии не только положительно, но и максимально возможное [1].

В последнее время количество работ по этой тематике лавинообразно растет. В большинстве своем эти работы используют принцип максимальности производства энтропии (MEPP) как вспомогательный постулат при решении конкретных задач. Спектр этих задач огромен: от биологии и экологии до физики кристаллизации и излучения. Огромна доля работ, связанных с геофизическими и гидродинамическими применениями принципа [1,2]. В них принцип используется как для предсказания климатических явлений на Земле и других планетах солнечной системы, так и для численных расчетов развитых турбулентных течений. Обзор этих важных вопросов планируется дать в докладе.

Другой важный вопрос, который будет изложен, связан с проблемой микроскопического обоснования MEPP и его связи со вторым началом термодинамики. Как известно второе начало со времен Больцмана и Гиббса связывается с максимизацией в равновесии числа возможных микросостояний системы. Соответственно энтропия, являющаяся усредненным по ансамблю логарифмом от этого числа, также стремится к максимуму. Очевидно, что для неравновесных стационарных состояний, по аналогии, можно ввести траекторную энтропию, которая уже будет являться логарифмом от числа микротраекторий рассматриваемой неравновесной системы. Как будет показано в докладе, по крайней мере для разреженных газов, траекторная энтропия оказывается пропорциональной изменению энтропии, а, следовательно, и производству энтропии. В этом случае MEPP соответствует максимуму траекторной энтропии, и, в этом смысле, принцип максимума производства энтропии можно рассматривать как обобщение второго закона термодинамики.

Литература 1. Martyushev L.M., Seleznev V.D. //Physics Report. 2006. v. 426 p. 1.

Ozawa H., Ohmura A., Lorenz R., et al // Rev. Geophys. 2003. v.41(4) p.1018.

2.

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ РАСЧЁТА НЕСТАЦИОНАРНОГО ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В РУДНИЧНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЯХ Сёмин М.А., 2Круглов Ю.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, СПб Горный институт УрО РАН, Пермь Одним из перспективных направлений численного моделирования в горном деле может служить организация проветривания горных выработок. Актуальность таких исследований очень велика: проветривание шахт обеспечивает удаление вредных и опасных газов, выделяющихся при добыче полезных ископаемых, и тем самым является необходимым условием безопасной работы человека в шахте.

Моделирование нестационарного течения воздуха в вентиляционной сети базируется на методах газовой динамики. В силу гиперболичности решаемой системы уравнений в частных производных используется метод характеристик. Подробное изложение метода характеристик применительно к уравнениям гидравлического удара описывается в монографии [1]. Там же приводится подробное описание разного рода граничных условий (насосы, заделки, разветвления, клапаны), процедуры интерполяции узловых значений и пр.

В данной работе шахта Заделка Cвободная моделировалась ориентированным L4, S 4, r поверхность графом, ветви которого – прямые или L5, S5, r L2, S 2, r Насос Развилка криволинейные отрезки горных L1, S1, r выработок, характеризуемые длиной L, площадью поперечного сечения S и L3, S3, r погонным сопротивлением r(x) (см.

рис.1). Принимается, что Рис.1. Простейший вид геометрии шахты распределение макроскопических параметров газа (скорость, давление) зависит от одной пространственной координаты x, направленной вдоль соответствующей ветки, и от временной координаты t. В каждом из узлов требуется задавать граничные условия, связующие между собой смежные ветки.

Результатом работы стал программный модуль, позволяющий рассчитывать временное распределение скоростей и давлений в шахте, имеющей произвольную геометрию.

Сопротивления в ветках, напорная характеристика насоса задаются как произвольные функций времени.

Литература 1. Д.А.Фокс «Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах». М.: Энергоиздат, 1981 г. 126 с.

ПРОВЕДЕНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ ТАРИРОВКИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИЗМЕРЕНИЙ ДФ МЕТОДОМ Симонов Е.Л.

Пермский государственный технический университет, Пермь Традиционно вибронапряженность лопаток и других узлов ГТД определяется при помощи тензометрирования. Метод тензометрирования имеет ряд недостатков, таких как ограниченное количество измерительных каналов, невозможность определить вибронапряженность рабочих лопаток всего ротора, необходимость специального препарирования деталей, использования токосъемного устройства и большая доработка роторных деталей для прокладки выводных проводников.

В настоящее время совместно с методом тензометрирования применяют бесконтактный метод определения вибронапряженности (дискретно-фазовый метод). ДФ метод применяется специалистами по газотурбинной технике России, Германии, Англии, США.

Метод основан на регистрации момента прохождения лопатки мимо специально установленных датчиков в корпусе над рабочим колесом. Замеры моментов прохождения лопаток синхронизированы с фазой и частотой вращения ротора.

Суть метода заключается в измерении и вычислении временных отрезков фактического времени прохождения рабочей лопатки мимо датчика и ожидаемого времени (время прохождения абсолютно жесткой лопатки). По определенным временным интервалам при известной частоте вращения ротора определяется отклонение периферийного сечения пера лопатки и его разворот под действием центробежных и газовых сил относительно положения равновесия (емкостными датчиками). По деформированному состоянию лопатки определяется ее напряженность [1].

В настоящее время в ОАО "Авиадвигатель" спроектирована и изготовлена специальная установка для отработки методики измерений ДФ методом.

В процессе подготовки измерений разработана математическая модель регистрируемого процесса, для чего выполнены следующие работы: рассчитаны собственные частоты и формы колебаний лопаток, по результатам расчета построена модель, то есть найдено соответствие напряженности лопатки перемещениям ее периферийного сечения. Расчеты собственных частот и форм колебаний, напряженного состояния лопатки проведены с использованием КЭ пакета.

Литература Заболоцкий И. Е., Коростелев Ю. А., Шипов Р. А. Бесконтактные измерения колебаний лопаток 1.

турбомашин. М.: Машиностроение, 1977. 158 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗУБНОЙ ЭМАЛИ МЕТОДОМ НЕПРЕРЫВНОГО НАНОИНДЕНТИРОВАНИЯ Скачков А.П.

Пермский государственный университет, Пермь Эмаль зуба обязана удовлетворять ряду важных условий: обладать длительной износоустойчивостью, иметь высокую жесткость в нормальном к поверхности зуба направлении, передавать нагрузку на дентин без разрушения. Для обеспечения этих требований эмаль имеет довольно сложную структуру. Необходимо уметь описывать эту структуру и ее характеристики для дальнейшего математического моделирования поведения зуба в процессе его функционирования. Толщина эмали меняется в пределах от 0,1 мм в районе корня до 1,5 мм в районе экватора и бугров зуба. В большинстве исследований предполагается постоянство свойств эмали как вдоль, так и по глубине эмали. В представляемой работе приводятся результаты исследований эмали зуба с помощью экспериментальной установка NanoTest600.

На первом этапе проводились серии индентирований с величиной нагрузки в пределах от 5 мН до 200 мН. Глубина внедрения индентора в этом случае варьировалась в пределах от 180 до 1600 нм. Полученные результаты демонстрируют изменение твердость эмали от 7 до 4 ГПа в зависимости от глубины внедрения индентора. Приведенный модуль в этих экспериментах практически не изменялся по глубине и находился в пределах 120 – 130 ГПа.

На втором этапе проводились исследования свойств эмали в районе выявленных дефектов: трещины и кариозного повреждения эмали. На поверхности эмали была обнаружена серия трещин шириной примерно 1 мкм. Индентирование проводилось на участке размером 70 х 500 мкм вдоль двух трещин. Полученные результаты демонстрируют значительное снижение свойств эмали в районе выявленных трещин.

На другом участке зуба было выявлено изменение структуры, которое предположительно идентифицировано как начало кариозного повреждения эмали.

Экспериментальная серия состояла из 500 точек индентирования с шагом 20 мкм.

Результаты демонстрируют возможность четкого определения границы поврежденного участка и различие свойств в исследуемых областях.

Таким образом, в представленной работе апробирована методика исследования свойств зубной эмали на сверхмалой глубине и в районе микродефектов. В дальнейшем предполагается ее использование для исследования влияния различных способов лечения и гигиенической обработки зубов на их качественные и количественные характеристики.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 09-08-99102-р_офи.

МИКРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНТЕГРАЛЬНО - ОПТИЧЕСКИХ СХЕМ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ Скачков А.П.

Пермский государственный университет, Пермь В волоконно-оптических гироскопах навигационного класса точности применяются интегрально-оптические схемы, содержащие поляризующие канальные волноводы, сформированные в кристаллах ниобата лития LiNbO3. Одним из способов создания таких волноводных слоев – протонный обмен, представляющий собой ионообменную реакцию между кристаллом ниобата лития и расплавом кислоты [1]. В ходе реакции ионы лития в поверхностном слое кристалла частично замещаются на протоны кислоты. Показатель преломления канала, получаемого после протонного обмена, отличается от показателя преломления в объеме кристалла, что приводит к возможности распространения светового сигнала в результате полного внутреннего отражения. Формируемые в результате протонного обмена фазы для повышения стабильности характеристик волноводов отжигают.

Технические характеристики канала определяются фазовым составом отожженных волноводов, который связан с температурой и временем обработки кристалла [2].

В данной работе представлены результаты экспериментов по выявлению зависимости между параметрами химической и термической обработки кристалла ниобата лития и его микромеханическими характеристиками (твердость, приведенный модуль). Эксперименты проводились на установке Nanotest-600, принцип действия которой основан на внедрении в исследуемую поверхность индентора Берковича с последующей обработкой кривой «сила нагружения–глубина внедрения индентора» по методике Оливера–Фарра [3]. Полученные данные позволят в дальнейшем осуществлять инструментальный контроль за производством конструкции с целью улучшения ее качества.

Работа выполнена в рамках Программы государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства, договор № 13.G25.31.0004.

Литература 1. Коркишко Ю.Н., Федоров В.А.. Зависимость показателя преломления от концентрации протонов в H:LiNbO3 волноводах. Ж. технической физики. 1999. Т.69. № 3. С.47 – 57.

2. Коркишко Ю.Н., Федоров В.А. Структурно-фазовая диаграмма протонообменных HxLi1-xNbO волноводов в кристаллах ниобата лития. Кристаллография. 1999. Т.44. № 2. С.237-246.

3. Oliver W.C., Pharr G.M. An Improved Technique for Determining Hardness and Elastic Moduley Using Load and Displacement Sensing Indentation Experiments. – J.Mater.Res., 1992. Vol.7. № 6. P.1564-1583.

ДИНАМИКА ОТЖИМА МАСЛА ИЗ ДЕФОРМИРУЕМОГО ПОРИСТОГО МАССИВА (ЭКСПЕРИМЕНТ) Славнов Е.В., Петров И.А., Судаков А.И.

Институту механики сплошных сред УрО РАН, Пермь Ограниченность мировых запасов органических топлив вызывает интерес к поиску других источников. Одним из заменителей может служить биотопливо, полученное, в частности, из масличных культур. Наиболее современным способом получения из них масел является процесс с использованием шнек-пресса. Выбор конструктивных параметров шнек пресса и технологических режимов отжима связан с адекватным описанием как процесса, так и свойств перерабатываемого материала. При экструзии происходит разрыв клеточной структуры семядоли, в результате чего жидкая фаза высвобождается из сферосомы в матрицу. Экструдат предлагается рассматривать как двухкомпонентную среду, представляющую смесь жидкости (масла) и деформируемую пористую основу, состоящую в основном из клетчатки. Отжим жидкой фазы изменяет структуру смеси и массовое соотношение между компонентами, и тем самым реологические и фильтрующие ее свойства.

В сообщении представлены результаты эксперимента отжима масла из экструдата рапса при уровнях давления 6.3, 12.6, 18.9, 37.8 МПа. Получены временные зависимости объема отжатого масла, концентрации жидкой фазы в смеси, эффективного коэффициента фильтрации, «условного» модуля упругости и затрачиваемой работы при различных уровнях давления. Зависимость объема отжатого масла за определенное время, например 300 сек, от уровня приложенного давления имеет не монотонный характер. В исследованном диапазоне концентраций 0,45 – 0.3 с отжимом масла эффективный коэффициент фильтрации изменяется на полтора - два десятичных порядка, снижаясь при малых концентрациях.

Можно было предположить, что массовое соотношение компонент (концентрация масла), как косвенный показатель структуры смеси, определяет эффективный коэффициент фильтрации. Однако, как показал эксперимент, этот показатель интенсивности процесса отжима зависит не только от соотношения компонент, но и от предшествующей истории нагружения образца.

Полученные результаты говорят о сложном поведении экструдата в процессе отжима, требующем дальнейших исследований, однако позволяют оценить характерные времена процесса, уровень необходимого давления, диапазон и основные зависимости изменения эффективного коэффициента фильтрации.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ грант № 10-08-69096-р_урал_а.

ВАРИАНТ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКОЙ РЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СПЛАВОВ, УЧИТЫВАЮЩЕЙ ДИНАМИЧЕСКОЕ ДЕФОРМАЦИОННОЕ СТАРЕНИЕ Смирнов А.С., Коновалов А.В., Муйземнек О.Ю., Мазунин В.П.

Институт машиноведения УрО РАН, Екатеринбург Работа направлена на решение актуальной проблемы механики, связанной с повышением адекватности описания деформации твердых тел при высоких температурах и внешних механических воздействиях. Одним из ключевых факторов, отвечающих за адекватность определяющих соотношений, является правильный выбор реологической модели, которая должна учитывать многообразие физических процессов контролирующих процессы упрочнения и разупрочнения при высокотемпературной деформации.

Ответственными механизмами за разупрочнение при горячей деформации в отсутствии фазовых превращений являются процессы динамического возврата, полигонизации и рекристаллизации. В условиях деформации при высоких температурах в сплавах может протекать процесс динамического деформационного старения, который приводит к упрочнению сплава.

В работе построен вариант физико-механической иерархической реологической модели, описывающей в совокупности вязкие и пластические свойства среды и протекающие процессы пластического упрочнения, динамического деформационного старения, статического и динамического возврата и динамической рекристаллизации. Модель изотермическая. Идентификация модели выполнена на экспериментальных данных для сплава АМг6, связывающих сопротивление деформации со скоростью деформации в диапазоне изменения скоростей деформации 0.1–3 с-1 при температурах деформирования 300 - 450оС. Показано, что модель с хорошей точностью описывает реологию сплава АМг в температурно-скоростном диапазоне деформирования, реализованном в экспериментах.

Работа выполнена в рамках Программ фундаментальных исследований Президиума РАН №22 (проект 09-П-1-1008) в части металлографических исследований динамической рекристаллизации и выделения интерметаллидов и ОЭММПУ РАН № ОЭ-12 в части разработки реологической модели и методики проведения пластометрических испытаний.

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО – ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТРЕХСЛОЙНОЙ ПОЛОСЫ ПРИ ПРОКАТКЕ НА ГЛАДКИХ ВАЛКАХ Смирнов С.В., Голубкова И.А.

Институт машиноведения УрО РАН, Екатеринбург Целью данной работы являлась постановка задачи объемного моделирования холодной прокатки для изучения особенностей напряженно – деформированного состояния (НДС) металла при прокатке в зависимости от технологических факторов и свойств деформируемого металла. Моделирование производили с использованием программы LS DYNA. Рассматривали прокатку однослойных образцов из меди М1, сталей 20 и 12Х18Н10Т, а так же трехслойных композиций в сочетании слоев «12Х18Н10Т+Ст20+12Х18Н10Т» и «Медь+Ст20+Медь». Расчет по конечно-элементной модели позволил определить показатели напряженного состояния - отношение среднего нормального напряжения к интенсивности касательных напряжений k, коэффициент Лоде и показатель деформированного состояния - накопленную степень деформации сдвига [1]. Расчетные данные получены на боковой поверхности полосы, на середине поверхности контакта и на границе разнородных материалов при различных условиях деформирования (диаметр валков, степень обжатия, материал) в процессе прохождения полосы через очаг деформации. Установлено, что в пластической области свойства материалов слоев мало влияют на инвариантные характеристики НДС. В отличии от пластической области, в упругой области, имеющей место после выхода полосы из очага деформации, соотношение механических свойств материалов слоев в наибольшей мере определяет уровень остаточных напряжений.

Работа выполняется при частичной финансовой поддержки Программы Президиума РАН №22 и гранта РФФИ № 09-08-01091..

Литература 1. Смирнов С.В., Швейкин В.П. Пластичность и деформируемость углеродистой стали - Екатеринбург:

УрО РАН, 2008. - 256 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАГРАММ ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНСТРУМЕНТАРИЯ НАНОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ Смирнов С.В., Смирнова Е.О., Голубкова И.А.



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.