Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика

Собственные колебания вращающегося упругого стержня с демпфером

Яганов В.М.

Статья научная

Рассматриваются собственные колебания упругого стержня, находящегося в поле центробежных сил инерции и опирающегося на вязкоупругий демпфер. Эта математическая модель с достаточной для инженеров достоверностью описывает динамические процессы вращающихся лопаток турбин, рабочей части иглофрезы и прочих подобных механизмов. Постановка задачи о собственных значениях базируется на вариационном принципе и ставится в комплексной форме. Такой подход позволяет оценивать демпфирующую способность стержня через мнимую часть собственной частоты (коэффициент демпфирования), а также легко усложнять и варьировать параметры конструкции. Например, рассматривать стержень с переменным поперечным сечением или переменной плотностью по длине. Достоверность результатов методики в статье доказана путем сравнения их с имеющимися в литературе данными. Основным результатом следует считать, что для структурно-неоднородных конструкций (т.е. конструкций, состоящих из упругих и вязкоупругих элементов) можно при неизменной реологии демпфера увеличить интенсивность гашения колебаний за счет рационального выбора их геометрических или упругих параметров. Причем максимум поглощаемой энергии как в первом, так и во втором случае, определяют совместно коэффициенты демпфирования двух низших форм колебаний. Из принципа minmax следует, что в качестве глобального коэффициента демпфирования выступают поочередно коэффициенты демпфирования 1-й и 2-й форм колебаний. В точке экстремума наблюдается максимальное взаимодействие 2-х низших форм колебаний, в результате чего и наблюдается этот синергетический эффект. Очевидно, что в случае вынужденных колебаний подобранные параметры механической системы обеспечат минимальные резонансные амплитуды.

Бесплатно

Совместная поверхностная сегрегация серебра и олова в тройных сплавах Cu-Ag-Sn

Гусев А.В., Морозов С.И., Чудаков А.Е.

Статья научная

Выполнено исследование сплавов Cu-Ag-Sn методами ТПД и статистического моделирования. Представлены результаты ТПД эксперимента по совместной поверхностной сегрегации атомов Ag и Sn в разбавленных растворах серебра и олова в меди в поликристаллическом и жидком состояниях. Приведены также данные компьютерного моделирования поверхности этих сплавов методом Монте-Карло в сочетании с методом погруженного атома.

Бесплатно

Состояние высокой проводимости в системах с пониженной размерностью

Свирская Людмила Моисеевна

Статья научная

Рассматривается связь состояния высокой электронной проводимости с пониженной размерностью проводящей подсистемы. Обсуждается возможность теоретического объяснения существования такого состояния на основе критерия отключения взаимодействия электронов с элементарными возбуждениями.

Бесплатно

Социоонтологический мультиагентный нейрокогнитивный метод роботизированного контроля регламента процессов в рабочей зоне торгового предприятия

Анчков М.И., Бжихатлов К.Ч., Макоева Д.Г., Нагоев З.В., Нагоева О.В., Пшенокова И.А.

Статья научная

Рассмотрена научная проблема организации роботизированного контроля нарушений регламентов процессов в рабочей области торгового предприятия. Исследуется возможность применения интеллектуального агента на основе мультиагентной нейрокогнитивной архитектуры при проектировании системы управления поведением автономного робота-ритейлера. Описан оригинальный социоонтологический метод синтеза стратегий управления поведением автономных роботов в составе человеко-машинного коллектива при решении задач автоматизации рабочих процессов торгового предприятия. Приведены результаты вычислительных экспериментов и сравнения эмпирических и социоонтологических мультиагентных нейрокогнитивных методов идентификации и онтологизации нарушений регламента процессов рабочей среды торгового зала гипермаркета с использованием автономного мобильного робота-ритейлера.

Бесплатно

Спектры комбинационного рассеяния углеродных материалов, используемых в качестве катодов автоэмиссионных источников излучения

Белов Кирилл Николаевич, Бердников Алексей Сергеевич, Киреев Виктор Борисович, Кундикова Наталия Дмитриевна, Просеков Данила Николаевич, Фунг Дык Мань, Шешин Евгений Павлович

Статья научная

Структурированные углеродные материалы находят широкое применение в технике и в научных исследованиях, в частности в качестве материалов для автоэмиссионного катода, используемого в катодолюминесцентных лампах. Для определения влияния работы в качестве катодов на мелкозернистый графит (МПГ-6), пиролитический графит и ПАН-волокно использован метод спектроскопии комбинационного рассеяния света. Зарегистрированы спектры комбинационного рассеяния всех трех материалов до работы и после работы в качестве катода в спектральном интервале от 1000 до 2000 см-1. Кроме характерных для углеродных материалов линий G, D и D’ обнаружена линия в интервале 1450-1460 см-1, которая наблюдается в исходном материале пиролитического графита и остается после эксплуатации, а также появляется в образце МПГ-6 после работы в качестве катода. Наибольшее изменение претерпевает относительная интегральная интенсивность линии D в пиролитическом и МПГ-6, в пиролитическом графите наблюдается увеличение, а в МПГ-6 - уменьшение после работы в качестве катода, что может позволить использовать относительную интегральную интенсивность линии D для оценки работы катодолюминесцентных ламп.

Бесплатно

Способ диспергирования кремния в расплаве силумина, кристаллизующегося в неоднородном магнитном поле

Геннадий Алексеевич Дубский, Надежда Игоревна Мишенева, Денис Михайлович Долгушин, Александр Алексеевич Нефедьев, Виктор Викторович Мавринский

Статья научная

Рассматривается задача управления процессом диспергирования кремния в кристаллизующемся расплаве силумина посредством неоднородного постоянного магнитного поля. Установлено, что при кристаллизации расплава силумина в неоднородном постоянном магнитном поле активируются диффузионные и конвективные потоки кремния вблизи фронта кристаллизации. Предложена физико-математическая модель процесса воздействия неоднородного постоянного магнитного поля на ионы вторичного кремния вблизи фронта кристаллизации. Рассчитан полный поток атомов (ионов) кремния, обусловленный двумя механизмами: первый – классической диффузией, обусловленной градиентом концентрации кремния на границе кристалл – расплав; второй – силовым воздействием неоднородного магнитного поля на магнитные диполи кремния вблизи фронта кристаллизации. Микроструктурный анализ шлифов образцов силумина, полученных при их кристаллизации в неоднородном постоянном магнитном поле, подтверждает эффект действия этого поля на формирование заданной структуры.

Бесплатно

Способы получения резонансных решений систем дифференциальных уравнений «нерезонансными» методами

Геренштейн Аркадий Васильевич, Геренштейн Евгения Аркадьевна

Статья научная

Рассматривается система нелинейных дифференциальных уравнений с периодическими правыми частями. Предлагается метод получения периодических решений в резонансном случае.

Бесплатно

Способы упрочнения монокристаллов KGd(WO 4) 2:Nd 3+

Живулин Дмитрий Евгеньевич, Брызгалов Александр Николаевич, Волков Петр Вячеславович, Акимова Вера Михайловна, Рыбина Эльвира Нафизовна

Статья научная

Рассмотрены два метода упрочнения кристаллов калий-гадолиниевого вольфрамата с примесью неодима KGd(WO 4) 2:Nd 3+. Один метод проявляется при малой концентрации примеси и основан на дислокационном механизме, другой - связан с образованием пластинчатой субструктуры и проявляется в кристаллах с большим содержанием примеси. Исследовано изменение твердости кристаллов в зависимости от концентрации примеси.

Бесплатно

Сравнение бутстрап и аналитических оценок погрешностей параметров фонового распределения жителей Уральского региона

Тимофеев Юрий Сергеевич

Статья научная

Сегодня при анализе экспериментальных данных в различных областях знаний приобретают популярность методы ресамплинга. В частности, в эконометрике [1], экологии и биологии [2, 3] для построения интервальных оценок и анализа погрешностей активно используется бутстрап (bootstrap)-метод [4]. В настоящей работе приводится сравнение результатов аналитических и бутстрап-оценок погрешностей параметров распределения фоновых доз ионизирующего излучения. Результаты, полученные разными методами, хорошо согласуются между собой.

Бесплатно

Сравнение нескольких признаков устойчивости линейных разностных уравнений

Комиссарова Д.А., Кипнис М.М.

Статья научная

Сравниваются признаки асимптотической устойчивости линейных разностных уравнений авторов публикации и некоторые известные признаки других авторов. Достаточные условия авторов лучше, чем известные ранее признаки. Конкурирующими являются признаки авторов и китайских исследователей. Признаки Кипниса и Комисаровой содержат линейные ограничения на коэффициенты уравнения, а в работе китайских исследователей были найдены нелинейные условия асимптотической устойчивости. Существуют области в пространстве положительных коэффициентов уравнения, устойчивость в которых диагностируется с помощью признаков авторов, но не выявляется признаком китайских исследователей, и наоборот. Показаны области гарантированной устойчивости, которые выявляются различными признаками, на примере уравнения с двумя запаздываниями. Указаны классы разностных уравнений, в которых признаки Кипниса и Комиcсаровой заведомо лучше. Доказаны соответствующие теоремы. Приведены примеры, иллюстрирующие возможности применения различных признаков.

Бесплатно

Сравнение результатов термодинамического и первопринципного моделирования неупорядоченных растворов системы Fe-V

Мирзоев Александр Аминулаевич, Верховых Анастасия Владимировна

Статья научная

Концентрационные зависимости среднего магнитного момента сплава и энтальпии растворения как функции концентрации ванадия изучены в области от 1 до 10 ат. %. для неупорядоченного твердого раствора Fe-V в упорядоченном магнитном состоянии с использованием первопринципных расчетов электронной структуры в программном пакете WIEN2k. Полученные результаты сопоставлены с имеющимися в мировой литературе данными, полученными в CALPHAD-моделях. На этой основе сделан вывод о перспективах поиска возможной инверсии ближнего порядка в сплавах Fe-V по аналогии с инверсией в системе Fe-Cr.

Бесплатно

Стабилизация обратного маятника на двухколесном транспортном средстве

Ряжских В.И., Семенов М.Е., Рукавицын А.Г., Канищева О.И., Демчук А.А., Мелешенко П.А.

Статья научная

Рассматривается механическая система, состоящая из двухколесной тележки, на оси которой располагается обратный маятник. Задача заключается в формировании такого управляющего воздействия, формируемого по принципу обратной связи, которое, с одной стороны, обеспечивало бы заданный закон движения механического средства, а с другой, стабилизировало бы неустойчивое положение маятника.

Бесплатно

Стабилизация решений для стохастической динамической системы Вентцеля в круге и на его границе

Никита Сергеевич Гончаров, Ольга Геннадьевна Китаева, Георгий Анатольевич Свиридюк

Статья научная

Рассматривается решение задачи стабилизации решений детерминированной и стохастической системы уравнений Вентцеля, описывающих фильтрацию жидкости в круге и на границе. Сначала решается вопрос об экспоненциальной устойчивости и неустойчивости решений детерминированной системы уравнений Вентцеля при различных знаках параметров, описывающих среду и свойства жидкости. В случае неустойчивости решений решается задача стабилизации на основе контура обратной связи. Затем полученные результаты распространяются на стохастическую систему уравнений Вентцеля. Здесь в качестве производной рассматривается производная Нельсона–Гликлиха, а решением является стохастический процесс.

Бесплатно

Статистическая реконструкция распределения фоновых доз облучения по результатам ЭПР измерений

Заляпин Владимир Ильич, Тимофеев Юрий Сергеевич, Шишкина Елена Анатольевна

Статья научная

Предложен и реализован алгоритм извлечения характеристик распределения фоновых доз из «зашумленных» результатов измерений для различных методов ЭПР с помощью статистического метода моментов. Получены оценки основных параметров распределения фоновых доз, изучена их точность и надежность.

Бесплатно

Статистический анализ столкновений атомов при нуклеации пара металла в среде инертного газа

Коренченко Анна Евгеньевна -, Воронцов Александр Геннадьевич, Гельчинский Борис Рафаилович

Статья научная

Предпринята попытка динамической оценки вероятности роста кластеров в пересыщенной неравновесной среде на основании статистического анализа результатов молекулярно-динамических расчетов. Произведено моделирование конденсации пара меди в атмосфере аргона. Проверена возможность использования основных соотношений молекулярно-кинетической теории для таких условий. По результатам исследования предложен способ описания вероятности роста кластеров в пересыщенной неравновесной среде.

Бесплатно

Статистический анализ столкновений металлических наночастиц при высоких степенях пересыщения

Воронцов Александр Геннадьевич, Гельчинский Борис Рафаилович, Коренченко Анна Евгеньевна

Статья научная

Методами молекулярной динамики проведено моделирование поведения смеси «металлические кластеры-инертный газ» в условиях, типичных для промышленного газофазного получения металлических наночастиц. Проведен статистический анализ исходов столкновений (объединение, распад, или отсутствие изменений состава) между частицами различных размеров. Выявлены зависимости вероятностей казкдого исхода от размера сталкивающихся частиц. Найдены энергетические параметры кластеров в процессе роста. Результаты предполагается использовать при мультимас-штабном компьютерном моделировании формирования наночастиц.

Бесплатно

Стендовые исследования виброзащитных устройств при случайном внешнем нагружении

Тараненко П.А., Пронина Ю.О., Березин И.Я., Абызов А.А.

Статья научная

Виброзащитные кресла находят широкое применение в конструкциях современных мобильных машин как одно из средств обеспечения требований санитарных норм по уровню вибраций на месте водителя. При этом актуальна задача обоснованного выбора динамических характеристик кресла в соответствии с параметрами внешнего вибрационного воздействия и особенностями динамической системы машины. Современное виброзащитное кресло имеет достаточно сложную конструкцию, включающую нелинейные упруго-демпфирующие элементы. Поэтому в ряде случаев возникает необходимость экспериментального определения его характеристик. Статья посвящена экспериментальному исследованию динамических характеристик виброзащитного кресла Sibeco промышленного трактора Т-11 Челябинского тракторного завода. Для исследований использовался электродинамический вибростенд V875-440-HBT 900 Combo фирмы LDS (Англия), трехкомпонентные акселерометры, информационно-измерительная система LMS Scadas LAB и программное обеспечение LMS Test.Lab 13A. Получена амплитудно-частотная характеристика кресла, определена его собственная частота и параметры линеаризованной математической модели (масса, жесткость, коэффициент вязкого трения). По результатам испытаний при случайном нагружении определены сертификационные характеристики кресла (коэффициент передачи SEAT и коэффициент передачи в зоне резонанса). Характеристики использованы при моделировании движения трактора. Показано, что наиболее эффективным способом снижения вибронагруженности является изменение собственной частоты за счет снижения упругой характеристики системы подрессоривания кресла.

Бесплатно

Стехиометрия и свойства фенилфлуороната германия в смешанных растворителях

Руденко Элеонора Иосифовна, Белканова Марина Юрьевна, Набокова Наталья Валерьевна

Статья научная

Спектрофотометрическими методами установлена обобщенная формула фенилфлуороната германия (сверхстехиометрического молекулярного хелата), состав которого в значительной степени зависит от природы и концентрации органического растворителя. Установлено, что с увеличением доли спирта в водно-спиртовой смеси изменяются оптические и кинетические характеристики хелата, происходит его структурная перестройка с образованием более мелких частиц растворенных веществ и достижением максимальных значений их сольватных чисел и молярных коэффициентов погашения.

Бесплатно

Стохастический шум как отражение конформерных изменений макромолекул оксигидрата циркония

Сухарев Ю.И., Крупнова Т.Г., Орлова А.Ю.

Краткое сообщение

В настоящей работе рассмотрены отображения первого и второго возвращения гелевой системы оксигидрата циркония, являющиеся отражением конформерных взаимодействий и перестроек поляризованных ДЭС гелевых фрагментов. Выделены основные типы отображений гелей оксиграта циркония, формирующиеся в течение пятидесяти суток. Обнаружена геометрия стохастической паутины, которая близка к геометрии периодической стохастической паутины, рассчитанной в литературе теоретически. Установлена сложная фрактальная структура стохастической паутины оксигидрата циркония.

Бесплатно

Структура и механические свойства фторированных углеродных нанотрубок

Тельной Константин Александрович, Созыкин Сергей Анатольевич, Бескачко Валерий Петрович

Краткое сообщение

Методами квантово-химического моделирования изучаются строение и механические свойства комплексов, состоящих из углеродных нанотрубок с адсорбированными на их внешней поверхности атомами фтора при небольших содержаниях последнего. Обсуждается возможность образования фтором упорядоченных цепочечных структур, возникающих на заключительных этапах процесса фторирования углеродных нанотрубок.

Бесплатно