Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика @vestnik-susu-mmph
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика
Все статьи: 784
Эволюция и разрушение линии роста кристалла в переохлажденном расплаве
Статья научная
Изучена макроскопическая форма линии роста кристалла в переохлажденном расплаве чистого вещества. Центральным пунктом проведенного анализа является учет пространственной неоднородности переохлаждения на фазовой границе кристаллизации. Показано, что существует пороговое значение параметра неоднородности, и этому порогу соответствует периодическая по поперечной направлению роста координате ячеистая структура фронта кристаллизации. Отношение периода структуры к радиусу кривизны отдельной ячейки равно числу π. По обе стороны порога вершина линии роста имеет клиновидную форму, а при переходе через порог наблюдаются бифуркативные ситуации, обусловленные тем, что ячейки являются промежуточной структурой между плоским фронтом и дендритами. Анализ выполнен для случая, когда малой величиной первого порядка малости является угол между нормалью и осью симметрии линии роста. В рамках такого приближения уравнение роста имеет вид уравнения Бюргерса. Известным в литературе точным решениям этого уравнения дана новая физическая интерпретация, позволившая рассмотреть следующие процессы: волна возмущения, вызванного разрывом кривизны; волна разрушения - предвестник расщепления вершины; излом - сильный разрыв угла заострения; опрокидывание линии роста - предвестник втягивания внутрь носика вершины. Выполнен сопоставительный анализ устойчивого и неустойчивого изломов линии роста. Обнаружено, что различия между затуплением вершины за изломом и опрокидыванием обусловлены именно направлением перехода через пороговое значение параметра неоднородности. Даны примеры расчетов, иллюстрирующие свойства скорости волн возмущения и разрушения.
Бесплатно
Эволюция системы "пленка (Ti)/(силумин) подложка",облученной импульсным электронным пучком
Статья научная
Обработка поверхности металлов электронным пучком представляет собой многогранный метод, включающий применение интенсивных импульсных электронных пучков для улучшения поверхностных свойств различных материалов в широком спектре. Обширные исследования показали, что использование этого подхода может привести к заметному снижению шероховатости и пористости поверхности, а также к заметному повышению прочности на растяжение и пластичности. Кроме того, было замечено, что обработанные образцы обладают улучшенными характеристиками, такими как твердость, износостойкость и коррозионные свойства, что подчеркивает эффективность электронно-пучковой обработки поверхности в материаловедении. В данной работе установлено, что облучение системы «пленка (Ti)/(силумин) подложка» приводит к трансформации как пленки титана, так и прилегающего слоя силумина с разной плотностью энергии, что оказывает различное влияние на структуру и состав. При обработке электронным пучком при плотности энергии 30 Дж/см2 титановая пленка и прилегающий слой силумина подвергаются полному растворению, в результате чего образуется сложная субмикронанокристаллическая структура, характеризующаяся присутствием частиц кремния, распределенных по границам зерен. Облучение электронным пучком системы «пленка (Ti)/(силумин) подложка» при разных плотностях энергии (10, 15, 30 Дж/см2) приводит к изменению морфологии поверхности, размера кристаллитов и фазового состава, а повышение плотности энергии приводит к плавлению пленки титана и прилегающего слоя силумина.
Бесплатно
Краткое сообщение
Экспериментально исследован процесс регистрации ультразвука, возбуждаемого лазером в металлических пластинах с помощью широкополосного ЭМА-приемника. Результаты исследований можно использовать для создания бесконтактных методов и средств ультразвукового контроля листовых металлоизделий.
Бесплатно
Экспериментальное и квантово-химическое исследование спектров поглощения гелей кремниевой кислоты
Статья научная
Исследованы спектры поглощения гидрогелей кремниевой кислоты, полученных по оригинальной методике при разных условиях синтеза. Методом DFT рассчитаны электронные спектры поглощения агрегатов, состоящих из олигомеров кремниевой кислоты, геометрия которых получена вероятностным моделированием с последующей оптимизацией ab initio. В видимом диапазоне поглощение обусловлено в основном олигомерами метакремниевой кислоты. В спектры также вносит вклад составляющая, обусловленная поглощением электромагнитного излучения при протекании процессов полимеризации, поликонденсации, деструкции, изомеризации гелевых олигомеров и дегидратации агрегатов. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Челябинской области (проект № 07~03-96056-р_урал_а).
Бесплатно
Экспериментальное и математическое моделирование самовоспламенения микрочастиц железа
Статья научная
Представлены экспериментальные и численные исследования самовоспламенения и горения микрочастиц железа в кислороде. Параметры высокотемпературной газовой среды были созданы при помощи установки быстрого сжатия. Изучались порошки с размерами частиц от 1 до 125 мкм при давлении кислорода от 0,5 до 28 МПа и температуре от 500 до 1100 K. Время задержки воспламенения измерялось с помощью регистрации излучения с боковой стенки камеры сгорания и измерения давления на торцевой стенке. Критические условия самовоспламенения микрочастиц железа определяются в зависимости от размера частиц, температуры и давления кислорода. Для описания механизмов воспламенения предложена точечная полуэмпирическая математическая модель, позволившая удовлетворительно описать экспериментальные данные по зависимости времени задержки воспламенения насыпки частиц железа от температуры окружающей среды с учетом зависимости предельных температур воспламенения от давления.
Бесплатно
Экспериментальное исследование твёрдых хладагентов
Статья научная
Получены экспериментальные данные по скорости разложения некоторых твёрдых реактивов при различных температурах, которые могут использоваться при расчёте теплофизических и газодинамических процессов в низкотемпературных газогенераторах.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются структурные (модельные) этапы самоорганизационного формирования гелевых оксигидратов на основании их экспериментально динамического исследования. Приводятся и анализируются измерения самопроизвольного тока, вызываемого поляризованным двойным электрическим слоем геля. Данные исследования позволяют утверждать, что оксигидратный гель в своем развитии проходит целый ряд этапов, в которых образованию стохастической паутины принадлежит важная, если не главенствующая роль. Делается вывод о том, что в постоянном магнитном поле меняется взаимодействие гелевых фрагментов, которое определяет величину измеряемого в эксперименте тока, а, следовательно, и характер (архитектуру) структурных мотивов геля.
Бесплатно
Краткое сообщение
Предлагается метод определения модового состава излучения, распространяющегося в оптическом волокне со ступенчатым профилем показателя преломления, в основе которого лежит разложение комплексного светового поля по неортогональным модам. Расчет комплексных коэффициентов мод излучения оптического волокна проведен для экспериментальных данных.
Бесплатно
Экстремальные стратегии в игровых задачах для линейных интегро-дифференциальных систем Вольтерра, I
Статья научная
Изучены игровые ситуации для систем, описываемых линейными интегро-дифференциальными уравнениями Вольтерра с управляющими воздействиями вне интеграла. Для решения этих задач предложена некоторая модификация известной экстремальной конструкции академика Н.Н. Красовского.
Бесплатно
Экстремальные стратегии в игровых задачах для линейных интегродифференциальных систем Вольтерра, II
Статья научная
Изучены задача наведения и игровая задача т лиц для случая равновесия системы функционалов (типа расстояния) в смысле Нэша. Для решения этих задач применяется известная экстремальная конструкция академика Н.Н. Красовского, модифицированная для рассматриваемых ситуаций.
Бесплатно
Электрические свойства комплексов углеродной нанотрубки (7,7) с одиночными атомами Li, Na, S и Se
Статья научная
Приводятся теоретические оценки влияния малых концентраций (~1 ат. %) атомов Li, Na, S и Se на электрическое сопротивление углеродной нанотрубки с металлическим типом проводимости. Рассчитанные зависимости сопротивления от разности потенциалов демонстрируют малое изменение сопротивления нанотрубки при взаимодействии с атомами щелочного металла. При внедрении атомов халькогенов в полость нанотрубки ее сопротивление увеличивается на мало зависящую от напряжения величину, в то время как адсорбция на внешней поверхности приводит к заметному увеличению сопротивления, возрастающему с увеличением разности потенциалов.
Бесплатно
Электронные и магнитные свойства сплава Гейслера Mn2CrSn: первопринципные исследования
Статья научная
С помощью теории функционала плотности исследованы электронные и магнитные свойства стехиометрического сплава Гейслера Mn2CrSn в зависимости от приложенного давления. Показано, что в сплаве могут существовать два магнитных состояния с низким (LMS) и высоким (HMS) магнитным моментом при меньшем и большем объеме элементарной ячейки, разделенные энергетическим барьером. При приложении всестороннего давления 1 ГПа данные состояния вырождаются по энергии. Фаза LMS характеризуется полуметаллическим состоянием, тогда как фаза HMS обладает металлическими свойствами. Константы магнитного обменного взаимодействия, а также температура Кюри в фазе LMS принимают меньшие значения, чем в фазе HMS.
Бесплатно
Электрооптические свойства кристаллов молибдата гадолиния с примесью неодима
Статья научная
Представлены результаты исследования изменения диэлектрических свойств, тангенса потерь и доменной структуры кристаллов ГМО с примесью неодима под внешним воздействием на кристаллы. Определена зависимость положения границ доменов от действия электрического поля, которые образуют дифракционную решетку с переменным периодом.
Бесплатно
Эмиссионно-волновая двойственность поведения периодических процессов в оксигидратах d- и f-элементов
Статья обзорная
Обзорная работа, в которой показаны все значимые результаты, с неопровержимостью свидетельствующие в пользу эмиссионно-волнового поведения коллоидно-химических систем. Рассматривается эмиссионно-волновая двойственность поведения периодических процессов в оксигидратах d-, f- элементов. Экспериментально показаны нелинейные свойства оксигидратных гелевых систем, в которых наблюдается сложная система движения, как линейно-перемещательного и колебательно-вращательного крупных макромолекулярных образований (микроэлектрофорез), так и ионного потокового направленного колебательного перемещения внутри или вокруг них.
Бесплатно
Эндоэдральные комплексы углеродных нанотрубок с литием при конечных температурах
Статья научная
Методами первопринципной молекулярной динамики моделируются строение и динамические свойства углеродных нанотрубок, содержащих в полости атомы лития, в диапазоне температур 100-700 К. Показано, что основные закономерности в строении таких комплексов, выявленные ранее при T = 0 K, сохраняются также и при всех рассмотренных температурах. Изучен характер движения внедренных атомов в зависимости от их концентрации и температуры. Предсказывается, что при малых концентрациях движение атомов лития становится инфинитным при температурах, превышающих комнатные. В отличие от этого случая, при концентрациях, превышающих порог кластерообразования, движение кластеров лития инфинитно даже при самых низких из рассмотренных температур.
Бесплатно
Энергоёмкость механического диспергирования
Статья научная
Измерено повышение температуры медного образца при трении с малой скоростью по абразиву. Установлено наступление теплового равновесия. Найдены: работа, совершенная против сил трения, и полученная образцом за то же самое время теплота. Обе величины имеют один порядок. Удельные их значения близки к энергии сублимации. Они сопоставлены с последней для шестнадцати исследованных металлов. Приведен возможный механизм, оправдывающий высокие энергетические затраты при диспергировании.
Бесплатно
Энтальпия взаимодействия между частицами в кристаллической решетке
Статья научная
На примере карбонатов щелочно-земельных металлов (Са, Sr, Ba, Ra) показана адекватность математических моделей метаморфизма кристаллических решеток в квазикубическую и расчеты энтальпий образования сложного иона справочным данным.
Бесплатно
Энтальпия образования силицидов 3D-элементов периодической системы Д.И. Менделеева
Статья научная
В работе проиллюстрирована возможность применения разработанной математической модели для расчета энтальпии образования кристаллических бинарных соединений произвольного состава на примере силицидов d-элементов IV периода.
Бесплатно
Эффективность генерации второй гармоники в одномерном фотонном кристалле из изотропного материала
Краткое сообщение
Проведено исследование генерации второй гармоники в одномерном фотонном кристалле. Выполнен расчет записи χ (2)-решетки в периодической системе «воздух-стекло» с последующей генерацией второй гармоники в такой структуре. Рассчитан эффективный коэффициент преобразования излучения во вторую гармонику при различных длинах волн первой гармоники.
Бесплатно
