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.

• Назад
• Вперед