- Details
- Category: Архив защит
- Hits: 11707
17 апреля
Баяндин Ю.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.04
Исследование автомодельных закономерностей формирования пластических фронтов в металлах при интенсивных воздействиях
Объектом исследования являются ударно-волновые процессы в металлах. Целью работы явля-ется построение математической модели формирования плоского волнового фронта, проведе-ние численных и экспериментальных исследований для описания и объяснения эксперимен-тальных эффектов, связанных с автомодельными закономерностями формирования волновых фронтов. Экспериментальные исследования осуществляются с использованием генератора пло-ских ударных волн из ВВ, интерферометра VISAR, оптического интерферометра-профилометра New View 5000. В работе разработана математическая модель, на основе которой получены численные резуль-таты, подтвердившие автомодельные закономерности формирования волновых фронтов. Пред-ложенная модель позволила описать степенную зависимость четвертого порядка между скоро-стью деформирования и амплитудой напряжений, выделение "квазиупругого" предвестника при догрузке и его автомодельные закономерности формирования. Предложена методика опре-деления материальных констант модели по одноосному сжатию образцов. На основе структур-ного анализа сохраненных образцов спектральные методы позволили установить предельную коррелированность микроструктуры, которая выражается в установленных автомодельных за-кономерностях.Полученные результаты могут быть использованы для оценки надежности от-ветственных конструкций различного назначения.
17 апреля
Берестова С.А., доктор физико-математических наук, 01.02.04
Деформационная анизотропия объемно-изотропных структурно неоднородных сред
Цель работы заключается в исследовании закономерностей формирования анизотропии упру-гих и предельных свойств широкого класса объемно-изотропных структурно неоднородных сред сред с использованием разработанной спектральной математической модели. В работе впервые найдено точное решение задачи об определении эффективных упругих харак-теристик поликристалла с однородным объемным модулем в случае двухкомпонентной тексту-ры, допускающей инвариантное преобразование симметрии при повороте системы на угол /4 в рамках двухуровневой трехмерной модели. Разработана аналитическая схема расчета эффек-тивных упругих свойств текстурированных поликристаллических материалов. Для объемно-изотропных материалов разработана структурно-феноменологическая теория пластического течения. С использованием физических уравнений пластического течения дан способ вычисле-ния коэффициента нормальной пластической анизотропии. Проведено трехмерное аналитиче-ское моделирование упруго-пластической деформации в макроизотропных поликристаллах с ОЦК и ГЦК-решеткой. Предложены методы вычисления параметров армирования композици-онных материалов и дан метод расчета упругих и предельных характеристик объемно-изотропных композитов. Практическая ценность работы состоит в создании теоретических основ создания регламенти-рованной текстуры в металлах и сплавах, обеспечивающей необходимый уровень служебных характеристик полуфабрикатов и изделий. Результаты могут быть использованы при оценке коэффициента нормальной пластической анизотропии. Предлагаемые алгоритмы оценки анизо-тропии эффективных свойств могут быть использованы при инженерных расчетах с примене-нием современных математических пакетов, содержащих матричные операции без создания дополнительных программных надстроек для численной реализации тензорных преобразова-ний.
17 мая
Попова Е.Н., кандидата физико-математических наук, 01.02.05
Крупномасштабные колебания в турбулентных конвективных системах
Объектом исследования являются крупномасштабные колебания возникающие в конвективных системах на фоне развитой турбулентности. Цель работы экспериментальное исследование ме-ханизмов генерации крупномасштабных колебаний в конвективных потоках на фоне развитой турбулентности, разработка методов анализа долговременных колебаний в природных и лабо-раторных системах, приложение этих методов к экспериментальным данным и к данным чис-ленного моделирования. Экспериментальные исследования осуществлялись с использованием измерительной системы на базе персонального компьютера, со встроенной АЦП ЛА-И24, тене-вого прибора ИАБ-451, видеокамеры. Разработан новый метод анализа временных рядов, для исследования структуры квазипериоди-ческих негармонических сигналов. С его помощью исследованы результаты численного реше-ния, модели звездного динамо Паркера, и данные наблюдения хромосферной активности звезд. Создана экспериментальная установка и выполнены исследования процессов формирования крупномасштабных течений на фоне развитой турбулентной конвекции в системе с плавающим в ней теплоизолятором. Объяснен механизм возникновения крупномасштабных колебаний в турбулентном слое жидкости с подвижным изолятором теплового потока. Построена карта ре-жимов. Разработанные алгоритмы вейвлет-анализа квазипериодических колебаний применимы к ши-рокому кругу задач по исследованию экспериментальных данных с высоким уровнем шумов. Результаты исследования механизмов возникновения колебаний в турбулентных конвективных потоках могут быть использованы при изучении природных и технологических систем.
17 мая
Столбов О.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.04
Моделирование магнитодеформационного эффекта в ферроэластах
Предметом исследования является магнитомеханика новых материалов, которые получили на-звание мягких ферроэластов или феррогелей. Этими понятиями обозначают композиционные системы, состоящие из низкомодульной (модуль упругости 104 Па) полимерной матрицы, в ко-торую внедрен высокодисперсный (микро- или наночастицы) феррит или ферромагнетик. Та-ким образом, речь идет о магниточувствительном смарт-материале, способном к большим управляемым деформациям. Мягкие ферроэласты рассматриваются как технологические материалы с широкой перспекти-вой приложения в приборостроении (датчики, адаптивные демпферы, микроманипуляторы, бесконтактные виброузлы), робототехнике (искусственные мускулы) и медицинской технике. Реализация любого из этих замыслов требует достоверных знаний о механическом поведении этих сред в присутствии магнитного поля. По этой причине научное исследование магнитоме-ханики ферроэластов является весьма актуальной задачей. Целью работы является построение физически и геометрически нелинейной модели магнито-упругого поведения ферроэласта, описывающей объемный и поверхностный магнитодеформа-ционные эффекты при больших упругих деформациях в однородном внешнем магнитном поле. Научная новизна работы заключается в разработке математических моделей деформирования магнитных эластомеров во внешнем магнитном поле, позволяющих аналитически и численно исследовать их механическое поведение при больших деформациях. Практическая значимость состоит в разработанных моделях, методах и алгоритмах, отражен-ных в созданных компьютерных программах, которые могут использоваться для исследования реакции магнитного эластомера на действие внешнего магнитного поля. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы в научно-исследовательских ин-ститутах, занимающихся фундаментальным изучением и прикладным использованием низко-модульных магнитных эластомеров и феррогелей.
20 сентября
Халилов Р.И., кандидат технических наук, 01.02.05
МГД-процессы, обусловоенные переменным магнитным полем в каналах технологических устройств
Цель работы - исследование МГД-процессов, происходящих в плоском слое проводящей жид-кости под воздействием внешнего магнитного поля, пронизывающего слой в поперечном на-правлении; использование исследуемых процессов и закономерностей для расчета и создания новых МГД-устройств для управления потоками жидкого металла; исследование поведения переменного магнитного поля токового кольца вблизи конечного цилиндрического проводяще-го тела. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать объемные электромагнитные силы в плоском проводящем слое, помещенном в поперечное магнитное поле. На основе исследований двухвихревого МВТ-течения с закрытой верхней поверхностью создан новый МГД-насос, названный "Магнитовихревой насос" Исследовано поведение переменного магнитного поля токового кольца вблизи цилиндрического проводящего тела. На основе этих исследований создана система измерения уровня жидкого магния в реторте восстановления титана.
20 ентября
Николаева Е.А., кандидат физико-математических наук, 01.02.04
Экспериментальное исследование энергетического баланса динамически нагруженной меди
Цель работы состоит в исследовании механизма накопления энергии в структуре поликристал-лической меди, подвергнутой высокоскоростному деформированию и найти термодинамиче-ские закономерности процессов деформирования и последующей релаксации медных образцов Разработана установка - разрезной стержень Гопкинсона-Кольского, обеспечивающий одно-кратное нагружение образцов; стабильные измерения напряжений и деформаций с помощью электромагнитного датчика массовой скорости и оптического датчика перемещений; возмож-ность измерения тепловой доли энергии, затраченной на деформирование, с помощью адиаба-тического калориметра. Получены результаты исследования процесса запасения энергии медными образцами при по-следовательном нагружении образцов и при одноразовом нагружении образцов с возрастающей величиной остаточной деформации. Обнаружено, что от 40 до 80% энергии, затраченной на деформирование образцов, запасается в структуре материала. Исследован механизм накопления энергии в структуре материала образца в результате динами-ческого сжатия, который показал, что исследуемый поликристаллический материал нельзя рас-сматривать как однофазную систему, что имеет решающее значение в написании определяю-щих уравнений пластичности с учётом термодинамических закономерностей процесса высоко-скоростного деформирования.
18 октября
Князев Д.В., кандидат физико-математических наук, 01.02.05
Вращательно-симметричные течения вязкой жидкости с пространственным ускорением
Актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью построения новых моделей вих-ревых образований с целью описания их структуры, эволюции и взаимодействия между собой как основных факторов, определяющих механизмы передачи массы, импульса и энергии в по-токе несжимаемой жидкости. В качестве основного инструмента теоретических исследований выбран класс точных решений уравнений гидродинамики с линейной зависимостью азимуталь-ной и осевой компонент скорости от осевой координаты, позволяющий редуцировать систему уравнений Навье-Стокса к обыкновенным дифференциальным уравнениям. В рамках выбранного подхода решен ряд задач о движении идеальной и вязкой жидкости. тео-ретически описана стационарная структура локализованных колоннообразных вихрей и перио-дических вихревых цепочек тороидальных вихрей в идеальной несжимаемой жидкости. Решена модельная задача о стационарном истечении вязкой жидкости из цилиндрического сосуда. об-наружена точка ветвления решений, описывающих незакрученный и вращательон-симметричный режимы истечения (бифуркация вращения). Найдено новое точное решение за-дачи о стационарном течении вязкой несжимаемой жидкости между вращающимися коакси-альными цилиндрами в присутствии заданного неоднородного продольного градиента давле-ния. Показана неустойчивость двухячеистого режима стационарного течения вязкой жидкости в цилиндрическом сосуде относительно возмущений специального вида. Основные результаты исследования являются новыми и получены соискателем лично. Прове-денные теоретические исследования могут быть использованы при анализе результатов натур-ных и лабораторных наблюдений закрученных потоков жидкости, а также в образовательной практике при чтении специальных курсов по гидродинамике.
18 октября
Хрипченко С.Ю., доктор технических наук, 01.02.05
Электровихревые и магнитовихревые течения в плоских каналах технологических устройств
Целью работы являлось экспериментальное и теоретическое исследование МГД-процессов в плоских каналах различных технологических устройств. Описание электромагнитных сил в жидком металле, обусловленных протеканием по нему сильного электрического тока или дей-ствием переменного магнитного поля. Использование найденных закономерностей для созда-ния новых конструкций МГД-устройств для металлургических технологий. Впервые определены границы безындукционного приближения и условия возникновения элек-тровихревых течений в плоских МГД-каналах. Разработана простая схема расчета электромаг-нитных сил и полуэмпирическая модель для описания турбулентного течения жидкого металла в плоских МГД-каналах. Теоретически и экспериментально исследованы механизмы создания насосного эффекта, обусловленные протеканием по МГД-каналу постоянного или переменного электрического тока. Разработан, экспериментально исследован и испытан в заводских услови-ях новый класс электровихревых МГД-насосов и перемешивателей. Рассмотрены механизмы генерации вихревых течений и нестабильности границы раздела металл-электролит в ваннах мощных электролизеров для производства алюминия. Практическая ценность работы состоит в создании основ для разработки МГД-устройств новых конструкций для металлургических технологий. Разработанные автором конструкции электро-вихревых насосов прошли комплексные заводские испытания и предназначены для работы в литейных цехах. При помощи разработанных математических моделей можно рассчитывать технические характеристики разрабатываемых МГД-устройств с плоскими каналами. В резуль-тате исследований МГД-процессов в ваннах мощных электролизеров для производства алюми-ния были даны практические рекомендации по увеличению эффективности работы электроли-зеров. Разработанные МГД-насосы и перемешиватели в настоящее время используются во Все-союзном алюминиево-магниевом институте, на Каменск-Уральском металлургическом заводе, в Исследовательском центре г. Россендорф (Германия), в Автомобильной фирме Сидаут г. Вало-долит (Испания). Имеется 11 авторских свидетельств и патентов СССР и РФ.
- Details
- Category: Архив защит
- Hits: 11239
23 марта
Щербинин А.Г., доктор физико-математических наук, 01.02.05
Процессы движения и теплообмена нелинейных полимерных сред в условиях фазового перехода в каналах экструзионного оборудования
Объектом исследования являются процессы переработки полимерных материалов в ус-ловиях фазового перехода на экструзионном оборудовании. Цель работы: разработка ма-тематической модели процессов экструзии нелинейных полимерных сред в условиях фа-зового перехода. Процессы исследуются теоретически с помощью математического мо-делирования и численных расчетов, а также экспериментально с помощью микрокало-риметра и измерителя индекса текучести расплава. Разработанная математическая мо-дель процессов движения, теплообмена и плавления полимерных материалов в каналах экструзионного оборудования и численные исследования на ее основе вносят вклад в развитие механики нелинейных полимерных сред, расширяет представления о проте-кающих процессах и позволяют повысить эффективность проведения работ при созда-нии нового и модернизации существующего экструзионного оборудования, адаптировать его к широкой номенклатуре полимерных материалов, сведя к минимуму дорогостоящие натурные испытания. Полученные результаты могут использоваться на предприятиях, связанных с переработкой полимерных материалов на экструзионном оборудовании, а также в научно-исследовательских и проектно-конструкторских организациях при раз-работке экструзионного оборудования.
18 мая
Басин М.Е., кандидата физико-математических наук, 01.02.04
Математическое моделирование процесса течения смазочного слоя и деформирования многослойного изделия
Объектом исследования являются процессы, происходящие при деформировании много-слойных изделий в режиме гидродинамического трения. Целью работы является созда-ние математической модели совместного течения смазочного слоя и деформирования многослойного изделия для изучения процессов, происходящих в смазке и деформируе-мом изделии. Процессы исследуются теоретически с помощью математического модели-рования и численных методов. Получены разрешающие соотношения и методика чис-ленного решения для совместной краевой задачи течения вязкого смазочного слоя и уп-ругопластического деформирования многослойного изделия. Разработан пакет приклад-ных программ, реализующий методику решения совместной задачи о течении смазочно-го слоя и деформировании многослойного изделия. Проведены вычислительные экспе-рименты по определению полей температуры, скоростей, напряжений и деформаций в биметаллческих изделиях и вязком смазочном слое для технологических задач. Полу-ченные результаты могут использоваться на предприятиях цветной металлургии, а также в практике научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций.
- Details
- Category: Архив защит
- Hits: 12770
20 января
Лебедев Александр Владимирович, 01.02.05 доктор физико-математических наук.
Динамика магнитной жидкости в переменных полях.
Объектом исследования являются гидродинамические течения, возникающие в магнитных жидкостях под действием переменных магнитных полей. Цель работы установление природы объемных и поверхностных пондеромоторных сил, вызывающих вихревые течения магнитной жидкости; проверка существующих моделей и апробация найденного подхода на ряде новых задач, включая исследования по динамике капли магнитной жидкости, взвешенной в вязкой немагнитной среде. Опыты проведены в линейно поляризованных и ращающихся магнитных полях напряженностью до 5 кА/м и частотой до 3 кГц. Впервые синтезированы магнитные жидкости с рекордным значением восприимчивости и исследованы их магнитные и реологические свойства. Обнаружено отвердевание феррожидкости при температурах, больших температуры замерзания жидкости-носителя. Показано, что причиной возникновения объемных пондеромоторных сил является пространственная неоднородность магнитной восприимчивости и экспериментально доказано существование касательных магнитных напряжений на поверхности жидкости, связанных с неравновесным характером намагниченности. Получено количественное согласие измернных напряжений с напряжениями, рассчитанными из уравнений Шлиомиса. Впервые наблюдался распад капли, вращающейся в низкочастотном поле и бифуркация формы капли в высокочастотном вращающемся поле. Предложен метод определения межфазного поверхностного натяжения путем измерения собственной частоты колебаний капли.
Результаты работы могут найти применение при синтезе новых типов магнитных жидкостей и при разработке устройств, использующих магнитные жидкости в качестве рабочего тела.
19 мая 2005 г.
Колесниченко И.В., диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.02.05-механика жидкости, газа и плазмы.
МГД-процессы в плоских слоях проводящей жидкости с электрическим током
Объектом исследования являются процессы, происходящие в плоском слое проводящей жидкости с электрическим током, находящимся в зазоре между ферромагнитными массивами. Целью работы является исследование устойчивости электровихревых течений и равновесных состояний, генерации транзитного течения через слой с помощью электровихревого течения и их взаимодействия, поведения слабопроводящих включений. Процессы исследуются теоретически с помощью математического моделирования и численных расчетов, а также экспериментально с помощью Ультразвукового доплеровского анемометра и гидравлических контуров для галлия и олова. Впервые обнаружена пороговая неустойчивость электровихревых течений и равновесных состояний и найдены нейтральные кривые. Исследованы процессы генерации транзитных течений и влияние различных факторов в электровихревых МГД-насосах для жидких металлов новых конструкций. Впервые обнаружен режим увеличения гидравлического сопротивления при взаимодействии транзитного и электровихревых течений. Исследован процесс очистки жидкого металла от слабопроводящих включений в МГД-сепараторе новой конструкции.
Полученные результаты могут использоваться на предприятиях цветной металлургии, а также в практике научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций при разработке МГД-устройств.
19 мая 2005 г.
Сухановский А.Н., диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.02.05-механика жидкости, газа и плазмы.
Экспериментальные исследования спиральных течений жидкости в замкнутых объёмах
Объектом исследования являются винтовое течение жидкости в тороидальном канале и крупномасштабный спиральный вихрь от локализованного источника тепла во вращающемся слое жидкости. Целью работы является исследование характеристик винтового потока на водной модели и исследование формирования спирального вихря от локализованного источника тепла. Исследование проводилось экспериментальными методами, включая современный трассерный метод измерения скорости PIV (Particle Image Velocinetry). В ходе исследования показана возможность создания спирального течения в тороидальном канале и найдены оптимальные режимы, при которых возможно достижение максимальных значений магнитного числа Рейнольдса. Показано, что формирование циклонического вихря происходит за счет действия силы Кориолиса на конвергентный поток без кризисного изменения структуры течения, исследовано влияние различных возмущений на формирование вихря.
Полученные результаты могут использоваться в научно-исследовательских институтах, занимающихся проблемами генерации магнитных полей и формирования крупномасштабных геофизических вихрей.
Черепанов А.В., диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.02.04-механика деформируемого твердого тела.
Моделирование массообменных процессов в неоднородных полях напряжений в эластомерных материалах
Объектом исследования являются процессы, происходящие в смеси эластомер-растворенный газ. Целью работы является исследование процессов происходящих в окрестности микродефектов (пора, вакуоль) в насыщенном газом эластомерном материале. Процессы исследуются теоретически с помощью математического моделирования и численных расчетов. Обнаружено, что сброс внешнего давления может приводить к значительному увеличению размеров поры в материале. Это происходит в два этапа мгновенное увеличение радиуса поры в результате изменения напряженно-деформированного состояния и дальнейший рост радиуса в результате диффузии растворенного газа из полимера. Ключевую роль на втором этапе играет явление потери совместимости полимера с растворенным газом. При циклическом нагружении эластомеров содержащих поры или отслоенные включения происходит выделение тепла за счет процессов массообмена растворенных в эластомере газов. Существуют режимы при которых разогрев материала максимален.
Полученные результаты могут использоваться на предприятиях шинной промышленности, а также в практике научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций при разработке полимерных материалов.
