Сероваев Г.С., Шестаков А.П., Ошмарин Д.А. «Численное исследование вибрационных процессов в композитных материалах с целью построения системы контроля расслоений» Вычислительная механика сплошных сред, № 4, с. 456-465 (2017)

Композитные материалы, благодаря ряду особенностей (высокая удельная прочность, низкий вес) являются одними из самых востребованных материалов, используемых при создании объектов широкого круга назначения. Высокие современные нормы безопасности требуют своевременного контроля появления и развития дефектов, в частности, расслоений. В связи с этим разработке и совершенствованию методов дефектоскопии уделяется пристальное внимание. В настоящей работе представлено численное исследование возможности обнаружения и локализации расслоений в конструкциях, изготовленных из слоистых композитных материалов, в предположении применения вибрационных подходов. Предлагаемый подход основан на возбуждении колебаний с повышенной амплитудой в области дефекта. Это осуществимо благодаря появлению собственных частот колебаний, при которых наибольшая амплитуда локализуется именно в этом месте. В ходе первого этапа численных экспериментов выявлено, что на подобные собственные частоты слабо влияет местоположение дефекта в конструкции, но наблюдается их сильная взаимосвязь с размером расслоения. На следующем этапе для достоверного описания вибрационных процессов в конструкции проведено моделирование вынужденных установившихся колебаний с учетом необходимых диссипативных параметров композитного материала. Частота внешнего воздействия выбиралась в соответствии с собственной частотой колебаний, характерной для дефекта, полученной из модального анализа. Результаты проделанных расчетов показали существенное по сравнению с бездефектной конструкцией увеличение амплитуды колебаний в области расслоения при условии правильного подбора частоты внешнего воздействия. Проверена эффективность подхода в зависимости от удаленности места приложения вынуждающей колебания силы от зоны расслоения. Предлагаемый метод контроля дефектов позволяет обосновать возможность создания на основе вибрационных процессов системы обнаружения расслоений в композитных материалах и определить ее основные параметры.

Паймушин В.Н., Газизуллин Р.К. «Задача о прохождении стационарной звуковой волны сквозь тонкую пластину, находящуюся между двумя абсолютно жесткими преградами» Актуальные направления научных исследований 21 века: теория и практика, 5, № 8-2, с. 117-120 (2017)

Рассмотрена задача о прохождении стационарной звуковой волны сквозь тонкую пластину бесконечных размеров, подкрепленную с двух сторон системой перекрестных абсолютно жестких ребер и находящуюся между двумя абсолютно жесткими преградами. Построено точное аналитическое решение задачи и на его основе проведено исследование влияния физико-механических и геометрических параметров рассматриваемой механической системы и частоты падающей на пластину звуковой волны на параметры звукоизоляции и напряженно-деформированного состояния пластины.

Гусев Б.В., Саурин В.В. «О колебаниях неоднородных балок» Инженерный вестник Дона, 46, № 3, с. 50 (2017)

Проведен анализ публикаций и полученных результатов в области динамического поведения неоднородных балок и стержней по материалам зарубежной печати. Работа состоит из введения и шести разделов. Во введении обсуждается актуальность вопросов, связанных с изучением колебаний неоднородных балок. Вторая часть посвящена освещению достижений в области разработки и применению аналитических методов и подходов. Следующий параграф касается различных аспектов, отражающих разнообразие динамических явлений, возникающих в геометрически неоднородных балочных конструкциях. Обсуждаются результаты, связанные с моделированием конических, ступенчатых балок и стержней, имеющих различные типы геометрических особенностей. В четвертом разделе обсуждается современное состояние вопросов в области решения динамических задач для физически неоднородных балок. Показано, что структурная неоднородность может быть связана не только с материальными свойствами, но и возникать вследствие внешних воздействий, таких как инерционные воздействия и температурные нагрузки. Значительное внимание уделено вопросам связанных с эффективным применением структурно неоднородных балок в области архитектуры, строительстве, робототехнике, аэронавтике и других инновационных сферах. В шестом и седьмом параграфах приводится обзор существующих численных методов и подходов для приближенного и достоверного описания динамических процессов происходящих в неоднородных балках. Обсуждаются различные промышленные программные пакеты, позволяющие за приемлемое время и с высокой степенью точности решать динамические задачи балок с переменными физическими и геометрическими свойствами. В седьмой, завершающей части большое внимание уделено применению метода конечных элементов.

Шабарова Л.В., Кириллов Ю.П., Чурбанов М.Ф. «Влияние поверхностного натяжения на распределение примесных наночастиц в двухслойной струе расплавов стекол» Математическое моделирование, 29, № 12, с. 77-88 (2017)

С использованием современных технологий вычислительной гидродинамики исследовано движение двух вязких расплавов и поведение в них твердофазных примесных наночастиц с учетом температурной неоднородности струи и влияния поверхностного натяжения на границе раздела расплав-частица-расплав. Приведены результаты вычислительных экспериментов для системы двух расплавов халькогенидных стекол и наночастиц диоксида кремния.

Алексеев М.В., Кулешов А.А., Савенков Е.Б. «Термомеханическая модель непроницаемой пористой среды с химически активным наполнителем» Математическое моделирование, 29, № 12, с. 117-133 (2017)

Рассматривается самосогласованная математическая модель термомеханического поведения упругой среды, содержащей пустоты, заполненные химически активным веществом. Для описания поведения среды используются уравнения термомеханики. Процессы в порах описываются сосредоточенной моделью с учетом энерговыделения, химических реакций и условий фазового равновесия. Модель позволяет учитывать произвольное число компонентов, которые могут находиться в твердой и трех подвижных фазах (жидкой газообразной, жидкой углеводородной и водной). Распределение компонентов по фазам определяется термодинамически согласованным способом, при этом любой подвижный компонент может присутствовать в любой из подвижных фаз. Для описания термодинамического поведения компонентов и фаз с учетом фазовых переходов используются кубические уравнения состояния, распространенные в инженерной практике. Для численного решения системы уравнений модели предложен вычислительный алгоритм на основе комбинации метода декомпозиции области и метода расщепления по физическим процессам.

Балашов В.А. «Прямое моделирование течений умеренно-разреженного газа в двумерных модельных пористых средах» Математическое моделирование, 30, № 1, с. 3-16 (2018)

Проведено численное исследование применимости квазигидродинамической системы уравнений для расчета изотермических течений умеренно-разреженного газа в двумерных областях со сложной геометрией, характерной для поровых пространств образцов горных пород. Для учета эффекта проскальзывания на границе с твердой поверхностью использованы классические условия скольжения Максвелла, для которых предложена аппроксимация и описан алгоритм реализации. Приведены результаты расчетов для нескольких образцов при различных значениях среднего давления. Получен качественно правильный характер зависимости коэффициента скольжения Клинкенберга от отношения коэффициента абсолютной проницаемости к пористости образца.

Кормилицин А.А., Тактаров Н.Г. «Колебательные движения вязкой жидкости, контактирующей с плоским слоем пористой среды» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 139-146 (2018)

Получены аналитические решения двух задач о внутренних поперечных волнах в вязкой жидкости, контактирующей с плоским слоем неподвижной пористой среды. В первой задаче рассмотрены волны, вызванные движением неограниченной плоской пластины, находящейся на поверхности жидкости и совершающей гармоническое колебательное движение в своей плоскости. В условиях второй задачи волны вызываются периодическим касательным напряжением, приложенным к свободной поверхности жидкости. Для описания движения жидкости в пористой среде используется нестационарное уравнение Бринкмана, а свободной жидкости вне пористой среды – уравнение Навье–Стокса. На графиках приведены примеры численных расчетов профилей скорости и скорости фильтрации. Показано существование слоев жидкости со встречными направлениями скоростей.

Радченко Г.С., Скрылев А.В., Малыхин А.Ю., Панич А.А. «Усиление пьезоэлектрических и диэлектрических свойств и макроскопическая релаксация зарядового и полевого отклика в 0-3 композитах "керамика–поры": теория и эксперимент» Журнал технической физики, 87, № 2, с. 201-207 (2018)

Теоретически и экспериментально описаны диэлектрические и пьезоэлектрические свойства композитов, обладающих связностью 0-3 на основе керамических составов типа цирконат-титанат свинца. На основе предлагаемой модели теоретически и экспериментально определены частотные зависимости диэлектрического и пьезоэлектрического отклика. Рассмотрено влияние максвелл–вагнеровской релаксации и приближения эффективных параметров на физические свойства неупорядоченных объектов типа "статистическая смесь". Построены функции распределения времен межкомпонентной релаксации композитной системы "пьезокерамика–поры" и концентрационные зависимости эффективных полевых откликов. Сделаны сравнения полученных теоретических результатов и проведенного эксперимента. DOI: 10.21883/JTF.2018.02.45408.2455

Зарубин В.С., Сергеева Е.С. «Применение математического моделирования для определения термоупругих характеристик композитов, армированных наноструктурными включениями» Математическое моделирование, 29, № 10, с. 45-59 (2017)

Построена двухуровневая математическая модель, описывающая термомеханическое взаимодействие элементов структуры композита (нанокластеров, образованных хаотически расположенными анизотропными однослойными углеродными нанотрубками, и частиц матрицы) с изотропной средой, обладающей искомыми термоупругими характеристиками. Эта модель сначала использована для получения методом самосогласования термоупругих свойств нанокластеров, а затем тот же метод применен для описания термомеханического взаимодействия нанокластеров с изотропной матрицей композита. Проведен сравнительный анализ полученных расчетных зависимостей для модулей упругости композита и его температурного коэффициента линейного расширения с двусторонними оценками этих характеристик, установленными на основе двойственной вариационной формулировки задачи термоупругости. Для сравнения также использованы результаты численного эксперимента. Представленные соотношения позволяют прогнозировать термоупругие свойства перспективных композитов, упрочненных нанокластерами.

Гималтдинов И.К., Ситдикова Л.Ф., Дмитриев В.Л., Левина Т.М., Хабеев Н.С., Song W. «Отражение звуковых волн от пористого материала в случае наклонного падения» Инженерно-физический журнал, 90, № 5, с. 1098-1108 (2017)

Рассмотрены процессы отражения звуковых волн через пористую среду в случае их наклонного падения. Показано, что с увеличением угла падения происходит уменьшение коэффициента прохождения.