Издательство СО РАН

Издательство СО РАН

Адрес Издательства СО РАН: Россия, 630090, а/я 187
Новосибирск, Морской пр., 2

soran2.gif

Baner_Nauka_Sibiri.jpg


Яндекс.Метрика

Rambler's Top100

Rambler's Top100

Поиск по журналу

Прикладная механика и техническая физика

2009 год, номер 1

1.
Численное моделирование течения в канале переменной площади сечения при импульсно-периодическом подводе энергии

А. Ф. Латыпов
Институт теоретической и прикладной механики
им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: latypov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: канал, импульсно-периодический подвод энергии, уравнения Эйлера
Страницы: 3-11

Аннотация >>
Приводятся результаты численного моделирования квазиодномерного нестационарного течения в канале, моделирующем элемент прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Определено влияние параметров подводимой в импульсно-периодическом режиме энергии (мощности, частоты импульсов, распределения источников по длине канала) на характеристики течения при числах Маха потока во входном сечении канала M0 = 2,4÷4,0. Предложена конфигурация канала, при которой можно найти распределение подводимой энергии из условия ограничения максимального значения температуры газа.


2.
Нестационарная осесимметричная задача электроупругости для пьезокерамического цилиндра с окружной поляризацией

Д. А. Шляхин
Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 443001 Самара
Е-mail: sgasu@sgasu.smr.ru
Ключевые слова: связанная задача, прямой и обратный пьезоэффекты, цилиндр конечных размеров, осесимметричная динамическая нагрузка
Страницы: 12-21

Аннотация >>
Рассматривается задача о распространении вынужденных электроупругих осесимметричных волн кручения в полом пьезокерамическом цилиндре конечных размеров, на криволинейных электродированных поверхностях которого действуют касательные напряжения или электрический потенциал. Новое замкнутое решение построено методом разложения по собственным вектор-функциям с использованием структурного алгоритма конечных интегральных преобразований, что позволяет определять частоты собственных колебаний, напряженно-деформированное состояние элемента, а также потенциал и напряженность индуцируемого электрического поля.


3.
Расчет магнитных полей и токов в аксиально-симметричных системах индуктивно связанных подвижных проводников

С. В. Станкевич
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: stan@hydro.nsc.ru
Ключевые слова: магнитное поле, индуктор, ускоряемое тело
Страницы: 22-29

Аннотация >>
С использованием гибридного метода, объединяющего методы конечных и граничных элементов, разработан алгоритм расчета магнитных полей и токов в аксиально-симметричных системах индуктивно связанных подвижных и неподвижных проводников. Метод конечных элементов используется при аппроксимации нестационарного уравнения диффузии для θ-компоненты магнитного вектор-потенциала в проводниках, метод граничных элементов — для исключения окружающего проводники пространства. Предложенный метод позволяет учитывать соединения проводников между собой или с внешними источниками энергии с помощью идеальных электрических цепей ссосредоточенными параметрами R, L, C. Разработан эффективный метод учета внешних цепей посредством соответствующей модификации матрицы масс и вектора источников полученной системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Рассмотрены случаи применения метода для расчетов полей одновитковых и многовитковых соленоидов, концентраторов магнитного потока, индукционных ускорителей с различными вариантами подвода внешней электромагнитной энергии. Показана высокая вычислительная эффективность метода, в частности для случая, когда электротермические свойства проводников и их размеры постоянны.


4.
Квазигеострофические движения во вращающемся слое электропроводной жидкости

С. Е. Холодова
Мордовский государственный университет, 430000 Саранск
E-mail: kholodovase@yandex.ru
Ключевые слова: электропроводная вращающаяся жидкость, квазигеострофическое движение, числа Россби, нелинейные уравнения с частными производными, длинные волны
Страницы: 30-41

Аннотация >>
Рассматриваются крупномасштабные нелинейные колебания электропроводной идеальной жидкости переменной глубины с учетом магнитной, архимедовой и кориолисовой сил. На основе анализа масштабов квазигеострофических движений выводятся основные уравнения. В предположении, что числа Россби, являющиеся мерой отношения локального и адвективного ускорений к ускорению Кориолиса, одного порядка, решение задачи сводится к решению системы трех нелинейных уравнений для гидромагнитного давления и для двух функций, описывающих магнитное поле. Для бесконечно протяженной по горизонтали электропроводной вращающейся жидкости с учетом предположения о приблизительно постоянном наклоне поверхности, ограничивающей слой сверху, на расстоянии порядка длины волны получены точное решение системы соответствующих нелинейных уравнений и дисперсионное соотношение.


5.
Физико-математическое моделирование процессов капиллярной пропитки пористых материалов

А. А. Жилин, А. В. Федоров
Институт теоретической и прикладной механики
им. С. А. Христиановича СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: lab20@itam.nsc.ru
Ключевые слова: капиллярная пропитка, пористые материалы, диффузия
Страницы: 42-51

Аннотация >>
Численно исследуется процесс капиллярной пропитки пористых материалов. Предложена физико-математическая модель диффузии жидкости в пористом образце с использованием аналитического представления коэффициента диффузии, которое описывает известные экспериментальные данные. Разработана и протестирована на автомодельном решении соответствующей краевой задачи пропитки методика решения одномерных нестационарных задач пропитки. Показано, что при большой длительности процесса пропитки движение жидкости в образце описывается устойчивым решением автомодельного типа. Дана классификация диффузии влаги в зависимости от начальной влажности на границе образца.


6.
О возможности определения качества перфорации скважины локальным акустическим зондированием

В. Ш. Шагапов, И. Г. Хусаинов*, А. А. Ишмухаметова*
Институт механики Уфимского научного центра РАН, 450054 Уфа
*Стерлитамакская государственная педагогическая академия, 453103 Стерлитамак
E-mail: mslika@yandex.ru
Ключевые слова: акустическое зондирование, перфорированная скважина, перфорационные каналы
Страницы: 52-57

Аннотация >>
Рассмотрена теоретическая задача локального акустического зондирования перфорированного участка скважины. Исследовано влияние коллекторских характеристик окружающей скважину пористой среды и качества перфорации (пористость, длина и радиус перфорационных каналов) на скорость и коэффициент затухания гармонических волн, а также на эволюцию волн конечной длительности, распространяющихся в перфорированном участке.


7.
Описание аномальной неустойчивости Рэлея–Тейлора на основе модели динамики трехскоростной трехтемпературной смеси

Г. А. Руев, А. В. Федоров*, В. М. Фомин*
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин),
630008 Новосибирск
*Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН,
630090 Новосибирск
E-mails: ruev@sibstrin.ru, fedorov@itam.nsc.ru
Ключевые слова: неустойчивость Рэлея–Тейлора, газодинамика трехскоростной трехтемпературной смеси
Страницы: 58-67

Аннотация >>
На основе модели трехскоростной трехтемпературной смеси газов исследована задача о развитии неустойчивости Рэлея—Тейлора на синусоидально возмущенной границе раздела в поле искусственной силы тяжести. Показано, что в случае, если сверху находится смесь, состоящая из легкого и тяжелого газов (тяжелый газ тяжелее чистого газа снизу, но смесь в целом легче его), в некотором диапазоне концентраций тяжелого газа имеет место рост возмущений с образованием струй смеси, проникающих в чистый газ.


8.
О разделении смесей в связанных каналах

А. Ф. Глухов, В. А. Демин, Г. Ф. Путин
Пермский государственный университет, 614990 Пермь
E-mail: demin@psu.ru
Ключевые слова: бинарная жидкость, связанные каналы, положительный и отрицательный термодиффузионные эффекты, разделение смеси на компоненты
Страницы: 68-77

Аннотация >>
Теоретически и экспериментально исследованы стационарные режимы тепловой конвекции бинарной смеси в связанных каналах конечной высоты. Рассмотрено влияние на конвекцию положительной и отрицательной термодиффузии. Установлены области параметров, соответствующие режимам “мягкого” и “жесткого” возбуждения конвекции. Найдены вертикальные распределения полей температуры и концентрации при различных значениях термодиффузионного параметра.


9.
Температурное поле трехслойной сферы

В. В. Мельников
Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики, 456770 Снежинск
E-mail: melnikw@snz.ru
Ключевые слова: нестационарный теплообмен, трехслойная сфера, интегральное преобразование, граничные условия
Страницы: 78-84

Аннотация >>
Представлено решение задачи нестационарного теплообмена в трехслойной полой сфере в центрально-симметричной постановке с различными зависящими от времени граничными условиями на внутренней и внешней поверхностях. В каждом слое сферы происходит тепловыделение известной интенсивности, зависящее от радиальной координаты и времени. Решение получено с помощью конечного интегрального преобразования по радиальной координате. Представлено численное решение для одного из вариантов граничных условий.


10.
Влияние направления течения расплава на процесс дендритообразования в полимерной изоляции

В. А. Волохин, О. С. Гефле, С. М. Лебедев
Научно-исследовательский институт высоких напряжений Томского политехнического университета, 634028 Томск
E-mail: polymer@hvd.tsk.ru
Ключевые слова: остаточные механические напряжения, течение расплава, дендрит, поляризационно-оптический метод, изохромы, частичные разряды, пробой
Страницы: 85-94

Аннотация >>
Представлены результаты исследования влияния остаточных механических напряжений, образующихся в твердых полимерах на стадии изготовления, на формирование и рост электрического дендрита. Показано, что время до зарождения дендрита и время до пробоя образцов из поликарбоната можно определить по результатам исследования параметров дендритообразования.


11.
Моделирование процессов тепло- и массопереноса в углеводородной жидкости при индукционном нагреве

Л. А. Ковалева, В. Н. Киреев*, А. А. Мусин
Башкирский государственный университет, 450074 Уфа
*Институт механики Уфимского научного центра РАН, 450054 Уфа
E-mails: liana@ic.bashedu.ru, kireev@anrb.ru, mus-airat@yandex.ru
Ключевые слова: индукционный нагрев, углеводородная жидкость, тепловая конвекция, теплообмен, математическая модель
Страницы: 95-100

Аннотация >>
Приведены результаты численного моделирования процесса теплового воздействия на высоковязкую углеводородную жидкость, вязкость и теплопроводность которой зависят от температуры. В качестве основных уравнений, описывающих конвекцию углеводородной жидкости, принята система уравнений тепловой конвекции в приближении Буссинеска. Исследована динамика изменения температурного поля и конвективных структур в жидкости. Установлено, что в пространстве имеет место локально-неоднородное движение жидкости, сопровождающееся вихревыми течениями, вследствие которого в среде образуются две существенно различающиеся по температуре области.


12.
Прямое статистическое моделирование процессов образования и роста кластеров при расширении пара от внезапно включенного сферического источника

Н. Ю. Быков, Г. А. Лукьянов, О. И. Симакова
Центр перспективных исследований Санкт-Петербургского государственного
политехнического университета, 195251 Санкт-Петербург
E-mails: nbykov2006@yandex.ru, vakulova@inbox.ru
Ключевые слова: кластеры, математическое моделирование, конденсация, нанотехнология
Страницы: 101-109

Аннотация >>
Рассмотрены процессы образования кластеров кремния при расширении пара в окружающем инертном газе от внезапно включенного сферического источника. Для описания разлета пара и процесса конденсации используется метод прямого статистического моделирования. Предложена модель кластеризации, включающая описание реакций, приводящих к росту и распаду кластеров, и соответствующих процессов энергообмена. Рассмотрены основные закономерности формирования кластеров при разлете пара в газе.


13.
Сравнительный анализ некоторых постановок задачи устойчивости

П. В. Трусов, О. В. Шишкина
Пермский государственный технический университет, 614000 Пермь
E-mails: tpv@matmod.pstu.ac.ru, shishkina@perm.ru
Ключевые слова: устойчивость, одноосное растяжение, сверхпластические деформации, способы описания движения
Страницы: 110-117

Аннотация >>
Проведен анализ различных постановок задачи устойчивости одноосного растяжения полосы при сверхпластических деформациях. Предложена более общая (по сравнению с известными) постановка, получены критерии неустойчивости. Рассмотрены различные способы описания поведения материалов в режиме сверхпластичности.


14.
Напряженное состояние в окрестности наклонного эллиптического дефекта и коэффициенты интенсивности напряжений при двухосном нагружении пластины

А. А. Остсемин, П. Б. Уткин*
ООО “Южно-Уральский научно-производственный центр”, 450019 Челябинск
*Южно-Уральский государственный университет, 454080 Челябинск
E-mail: shum@math.susu.ac.ru
Ключевые слова: механика разрушения, коэффициенты интенсивности напряжений, метод Колосова—Мусхелишвили, напряженное состояние, пластина с наклонным эллиптическим вырезом, метод голографической интерферометрии
Страницы: 118-127

Аннотация >>
Рассматривается задача определения напряженного состояния пластины с наклонным эллиптическим вырезом при двухосном нагружении. Методом Колосова—Мусхелишвили получено выражение для напряжений вблизи вершины наклонного эллипса, из которого в частном случае получаются выражения для напряжений в случае наклонной трещины. Методом голографической интерферометрии экспериментально определены коэффициенты интенсивности напряжений KI и K>sub>II в случае растяжения пластины с наклонным трещиноподобным дефектом. Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными.


15.
К учету сложного нагружения в трансверсально-изотропных телах

Р. А. Абиров
Институт механики и сейсмостойкости сооружений АН РУз, 100125 Ташкент, Узбекистан
E-mail: rustam_abirov@mail.ru
Ключевые слова: пластичность, процесс нагружения, вектор, след запаздывания, анизотропия
Страницы: 128-133

Аннотация >>
С использованием результатов экспериментов с однородными цилиндрическими образцами из изотропных металлов разработана модель пластичности для трансверсально-изотропного материала, учитывающая сложное нагружение. С учетом векторных свойств материала построена эмпирическая модель пластичности для изотропных металлов. Эта модель обобщена на частный случай анизотропии.


16.
Дискретно-континуальная модель процесса симметричного разделения материала

В. В. Глаголев, А. А. Маркин, Т. А. Мерцалова
Тульский государственный университет, 300600 Тула
E-mails: vadim@tsu.tula.ru, markin@uic.tula.ru, tania@tula.ru
Ключевые слова: характерный размер, граничное интегральное уравнение, линейная упругость
Страницы: 134-140

Аннотация >>
Приведена постановка задачи о начале движения выреза конечной ширины в линейно-упругой плоскости под действием внешней симметричной нагрузки. Материал, лежащий на продолжении выреза, образует слой (слой взаимодействия). Постулируется, что напряженно-деформированное состояние материала слоя однородно по его толщине. Получена система граничных интегральных уравнений для определения напряженно-деформированного состояния, на основе которой строится дискретная модель разделения материала слоя в предположении постоянства напряженно-деформированного состояния в элементе слоя взаимодействия. Определено распределение напряжений в зоне предразрушения.


17.
Термодинамика активированного состояния материалов

А. Г. Князева, С. Г. Псахье
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, 634021 Томск
E-mails: anna@ms.tsc.ru, sp@ms.tsc.ru
Ключевые слова: необратимые процессы, параметр активации, неравновесные состояния, термодинамика
Страницы: 141-152

Аннотация >>
Проведено обобщение термодинамики необратимых процессов для деформируемых материалов, состояние и поведение которых в неравновесных условиях определяются значением и эволюцией дополнительного параметра — параметра активации. Представлены общие термодинамические соотношения. Введено понятие времени существования неравновесного состояния, дано обобщение условий сосуществования фаз с учетом свойств поверхности раздела. Указаны способы обобщения соотношений для необратимых потоков, термодинамических сил, уравнений состояния.


18.
Теоретическое и экспериментальное исследование диссипации энергии в процессе локализации деформации в железе

О. А. Плехов, О. Б. Наймарк
Институт механики сплошных сред УрО РАН, 614013 Пермь
E-mails: poa@icmm.ru, naimark@icmm.ru
Ключевые слова: термодинамика и мезомеханика дефектов, диссипация энергии, инфракрасная термография
Страницы: 153-164

Аннотация >>
Проведено исследование локализации пластической деформации с использованием высокочувствительной инфракрасной камеры. Показано, что локализация пластической деформации в железе сопровождается зарождением и распространением на поверхности образца тепловых волн. Получены определяющие соотношения, описывающие баланс энергии в материале при пластическом деформировании, проведен анализ пластического течения железа. Результаты исследования сравниваются с данными инфракрасного сканирования. Показано соответствие предложенной модели локализации деформации в форме солитоноподобных волн (фазовых волн переключения) кинетике температурных волн, характеризующих диссипацию при развитии пластической деформации.


19.
Асимптотика напряжений и скоростей деформаций вблизи вершины трещины поперечного сдвига в материале, поведение которого описывается дробно-линейным законом

Л. В. Степанова
Самарский государственный университет, 443011 Самара
E-mail: lst@ssu.samara.ru
Ключевые слова: трещина поперечного сдвига, дробно-линейный закон установившейся ползучести, поле напряжений вблизи вершины трещины, асимптотика скоростей деформаций
Страницы: 165-176

Аннотация >>
Приводится приближенное решение задачи определения полей напряжений и скоростей деформаций ползучести вблизи вершины трещины поперечного сдвига в материале, поведение которого описывается дробно-линейным законом теории установившейся ползучести. Показано, что вблизи вершины трещины скорости деформаций имеют сингулярность типа ε ∼ r–α, причем показатель сингулярности α меняется дискретно в зависимости от полярного угла, принимая значения 1, 2/3, 1/2.


20.
Определение угла сдвига, усилий и размеров скалываемых элементов при резании металлов

А. М. Коврижных
Институт горного дела СО РАН, 630091 Новосибирск
E-mail: amkovr@mail.ru
Ключевые слова: резание металлов, плоскость сдвига, элемент скола, пластичность, разрушение, критерий текучести Кулона—Мора
Страницы: 177-186

Аннотация >>
Предложено новое решение для угла сдвига, являющееся обобщением решения Ли—Шеффера и позволяющее определить силу резания и размеры скалываемых элементов. Проведена обработка экспериментальных данных М. Мерчанта с учетом силы сопротивления на режущей кромке и показано, что учет этой силы приводит к необходимости увеличения угла внутреннего трения в расчетных зависимостях для согласования теории с экспериментом. Показано, что полученные теоретические результаты хорошо согласуются с результатами экспериментов.


21.
Физические соотношения для задач ударного нагружения и нестационарного деформирования композитных конструкций

Г. И. Расторгуев, С. И. Снисаренко
Новосибирский государственный технический университет, 630092 Новосибирск
E-mails: firstpro@adm.nstu.ru, snis@craft.nstu.ru
Ключевые слова: композиционные материалы, композитные конструкции, балки, пластины, оболочки, ударное нагружение, нестационарное деформирование
Страницы: 187-196

Аннотация >>
Рассматривается задача определения упругих и вязких характеристик композиционных материалов, необходимых и достаточных для выбора физических соотношений при решении задач ударного нагружения с малыми скоростями удара (до 200 м/с) и нестационарного деформирования в диапазоне скоростей не более 102 с–1 для многослойных балок, пластин и оболочек.


22.
Деформирование и разрушение сферопласта в условиях малоциклового нагружения при различных температурах

Е. В. Карпов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, 630090 Новосибирск
E-mail: evkarpov@mail.ru
Ключевые слова: сферопласт, композит, циклическое нагружение, малоцикловая усталость, накопление повреждений
Страницы: 197-204

Аннотация >>
Приводятся результаты экспериментального исследования деформирования и разрушения сферопласта при малоцикловом одноосном нагружении (сжатие и разгрузка) при температуре T = 25, 100°. Изучены различные механизмы накопления повреждений при различных температурах и степенях поврежденности материала. Проведено сравнение результатов экспериментов с известными зависимостями, учитывающими накопление повреждений для металлов. Установлено, что основные положения этих теорий применимы к описанию малоциклового разрушения сферопласта–хрупкого материала, имеющего сложную структуру.