WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Погорелко Виктор Владимирович

ДИНАМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ

ВОЗДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ ПОТОКОВ

ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

01.04.02 – Теоретическая физика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Челябинск – 2011

Работа выполнена на кафедре теоретической физики Челябинского государственного университета.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Яловец Александр Павлович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Зубарев Николай Михайлович доктор физико-математических наук Коренченко Анна Евгеньевна

Ведущая организация:

Томский государственный университет, г. Томск

Защита диссертации состоится «10» июня 2011 года в 14 ч.00 м.

на заседании диссертационного совета Д 212.296.03 при Челябинском государственном университете по адресу: 454021, г.

Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного университета.

Автореферат разослан «_» _мая_ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор Беленков Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Большинство сред, встречающихся в природе и созданных в результате деятельности человека, имеют многокомпонентный состав. Многообразие комбинаций фаз и структур, многообразие межфазных и внутрифазных взаимодействий и процессов, а также различных видов воздействий на гетерогенные среды порождают проявление широкого спектра свойств многокомпонентных сред. Большое количество параметров, определяющих свойства гетерогенной среды, а также зависимость внутрифазных процессов от условий нагружения, создает трудности теоретического описания динамики многокомпонентных сред. Наиболее часто многокомпонентные среды рассматривают как сплошные, и изучение проводится на феноменологическом уровне.

В последние годы особый интерес представляет собой моделирование волновых процессов в многофазных средах.

Одним из таких процессов является распространение звука в многофазной среде. Большое внимание уделяется ультразвуковому исследованию суспензий [1], представляющих собой жидкую несущую среду с включениями различной объемной доли с размерами от 10 нм до 100 мкм.

В настоящее время в промышленности широко применяются металлокерамические композиционные материалы инструментального назначения. Они изготавливаются методом спекания порошковых смесей высокотвердых тугоплавких химических соединений с металлической связкой. Для повышения износостойкости металлокерамических сплавов совершенствуют химический состав исходных порошковых смесей, технологические режимы спекания и упрочнения спеченных изделий (в том числе путем нанесения износостойких покрытий). Возможности известных методов повышения износостойкости крайне ограничены. Разрушение изделий из металлокерамических сплавов в процессе эксплуатации инициируется концентраторами напряжений, которыми являются отдельные микропустоты остаточной после спекания металлокерамики пористости, дефекты строения включений высокотвердой фазы, неоднородность распределения высокотвердых частиц в объеме металлокерамического сплава и т.п.

характеристик металлокерамических композиционных материалов является обработка изделий концентрированными потоками энергии, к которым относятся лазерное, ионное и электронное облучение, а также потоки плазмы. Обработка изделий концентрированными потоками энергии приводит к сверхвысоким скоростям нагрева (до 108 град/с) тонкого поверхностного слоя материала и формированию больших градиентов температур (до 107 – 108 град/м), что определяет необходимые условия образования в поверхностном слое новых структурно-фазовых состояний.

Применение концентрированных потоков энергии для обработки материалов обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными методами:

возможностью обработки высокоточных деталей сложной формы, малыми временем обработки, простой автоматизацией процесса.

поверхностных слоев является метод импульсного электронного облучения. Этот метод обладает следующими достоинствами:

высокий КПД преобразования энергии от «розетки» в пучок (более 90%), большая площадь облучения поверхности (более см2), высокая плотность мощности (более 106 Вт/см2), высокая частота импульсов (более 10 Гц). В отличие от ионных пучков, электронные пучки генерируются при меньших ускоряющих напряжениях и не требуют создания специальной радиационной защиты.

Поэтому исследования, связанные с воздействием излучения на композиционные материалы являются актуальными, как с точки зрения понимания физических процессов, протекающих в гетерогенной среде при облучении, так и с точки зрения создания теоретической базы для радиационных технологий.

Для проведения теоретических исследований по воздействию интенсивных потоков излучения на композиционные материалы необходима модель, которая бы включала в себя описание взаимодействия излучения с гетерогенной средой и описывала бы весь спектр процессов, протекающих в гетерогенной среде при облучении.



В настоящее время при описании механики гетерогенных сред большое внимание уделяется развитию моделей многоскоростных взаимодействующих континуумов [2, 3].

Существующие модели гетерогенных сред на основе многоскоростных взаимодействующих континуумов недостаточно развиты, поскольку для формулировки замкнутой системы уравнений используется приближение несжимаемости одной из компонент, либо приближение равенства давлений в компонентах. Развиваемый в [3] подход также вызывает большие трудности при обобщении его на конденсированные среды.

Поэтому разработка теоретических моделей гетерогенных сред и проведение на их основе исследований остаются сегодня актуальными.

Цель работы. Работа направлена на разработку метода теоретического описания динамики гетерогенных сред и исследование их поведения при воздействии интенсивных потоков заряженных частиц.

Задачи диссертационной работы.

1. Построение теоретической модели гетерогенной среды с учетом процессов теплопроводности, теплообмена, сил взаимодействия между компонентами и релаксации их к равновесию, которая обеспечивает выполнение законов сохранения.

2. Реализация модели в одномерной геометрии для гетерогенной среды, представляющей собой матрицу (несущую жидкость) со сферическими включениями.

3. Исследование зависимости скорости звука и полей напряжений в гетерогенной среде от размеров и объемной доли включений при различных условиях нагружения.

4. Исследование закономерностей формирования полей напряжений в композиционных материалах при воздействии интенсивных потоков заряженных частиц.

многоскоростных взаимодействующих континуумов, сформулирована замкнутая система уравнений, описывающая течения в гетерогенной среде с учетом процессов теплопроводности, теплообмена и трения между компонентами, релаксации компонент к равновесному состоянию. Система уравнений для гетерогенной среды включает в себя уравнения непрерывности, движения и внутренней энергии для каждой компоненты, которые имеют универсальный вид для любой гетерогенной среды. Данную систему замыкают уравнения, описывающие релаксацию компонент к равновесному состоянию, явный вид которых определяется конкретной структурой гетерогенной среды. В данной работе исследована гетерогенная среда – матрица (несущая жидкость) со сферическими включениями. При описании рассеяния электронов композиционный материал рассматривается как гомогенная среда со сложным химическим составом. Модель переноса быстрых электронов включает процессы упругого рассеяния, флуктуации потерь энергии в неупругих столкновениях и рождение вторичных электронов. Модель переноса быстрых ионов построена в пренебрежении влияния упругого рассеяния на изменение направления импульса.

Разработанная модель и реализующая ее программа были использованы для проведения численных исследований динамических процессов в суспензиях, а также для моделирования воздействия импульсного электронного пучка на композиционный материал.

диссертационной работы состоит в построении модели гетерогенной среды, учитывающей процессы теплопроводности, теплообмена, трения между компонентами и релаксации компонент среды к равновесному состоянию; в изучении роли параметров гетерогенной среды (объемная доля и радиус включений) в определении скорости звука и полей напряжений в суспензии; в изучении особенностей формирования полей напряжений в композиционном материале при облучении.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Модель гетерогенных сред, в которой учтены процессы теплопроводности, теплообмена и трения между компонентами, релаксация компонент среды к равновесному состоянию.

2) Немонотонная зависимость скорости звука в среде со сферическими включениями от объемной доли и радиусов включений. Скорость ударной волны в композиционном материале меньше либо равна скорости распространения ударных волн в чистых материалах.

3) Как следствие, амплитуда ударной волны в композиционном материале может превышать амплитуду волн в чистых материалах при одинаковых воздействиях. Максимальная амплитуда волны соответствует случаю равновесия компонент по напряжениям.

4) При увеличении плотности тока излучения влияние радиуса включений на амплитуду полей напряжений уменьшается вследствие увеличения скорости релаксации напряжений между компонентами.

Личный вклад автора. Участие в разработке модели гетерогенной среды. Построение акустического приближения данной модели. Разработка программного комплекса, реализующего указанную модель. Численные исследования динамических процессов в суспензии при различных объемных долях и радиусах включений. Численные исследования формирования полей напряжений в композиционном материале при различных объемных долях, радиусах включений и различных режимах облучения мишени электронным пучком, анализ полученных результатов.

Практическая ценность результатов работы заключается в возможности использования разработанной модели и программы для решения задач радиационных технологий при обработке композиционных материалов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на международной конференции «9th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows» (Томск, 2008); на XVI-й Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 2009); на международной конференции «X-е Забабахинские Научные Чтения» (Снежинск, 2010); на международной конференции «10th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows» (Томск, 2010); на XVII-й Зимней школе по механике сплошных сред (Пермь, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК, 6 статей в сборниках трудов конференций, в том числе 4 международных.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений, изложена на 140 страницах, содержит 29 рисунков, 6 таблиц.

Библиографический список содержит 98 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, перечислены основные положения, выносимые на защиту, описана структура диссертации.

В первой главе проведен обзор работ, посвященный структуре и свойствам конденсированных гетерогенных сред (суспензий и композиционных материалов), взаимодействию электронных и ионных пучков с конденсированными средами, а так же обзор математических моделей многокомпонентных сред.

Приводятся экспериментальные данные по исследованию динамических свойств суспензий и композиционных материалов.

Экспериментально показано в [1], что скорость звука в суспензии может быть меньше, чем скорость звука в ее компонентах.

Проведен обзор работ по модификации металлокерамических композиционных материалов импульсными электронными пучками. Данный способ основан на новых физических принципах формирования структуры материалов, обладающей значительно более высокими физико-механическими свойствами, и позволяет в разы увеличить физико-механические и трибологические свойства материала.

Проведен анализ методов описания конденсированных гетерогенных сред, из которого следует, что в настоящее время наиболее развитыми являются теория эффективных модулей и теория смесей, основанная на моделях многоскоростных взаимодействующих континуумов. Для описания интенсивных динамических процессов в конденсированных гетерогенных средах не может быть использована теория эффективных модулей, так как она не учитывает зависимости эффективных модулей от скорости деформации среды. Особое внимание уделено моделям многоскоростных взаимодействующих континуумов [2, 3]. Существующие модели гетерогенных сред на основе многоскоростных взаимодействующих континуумов не позволяют сформулировать замкнутую систему уравнений ввиду отсутствия уравнения для нахождения объемных долей компонент [2]. Обычно для замыкания системы уравнений используют приближение несжимаемости одной из компонент, либо приближение равенства давлений в компонентах.

Описанная в работе [3] модель гетерогенной среды также вызывает большие трудности при обобщении ее на конденсированные среды.

Приводится описание процессов взаимодействия интенсивных потоков ускоренных заряженных частиц с веществом, дан обзор характеристик наиболее часто используемых в технологических целях ускорителей.

Таким образом, из проведенного обзора следует необходимость дальнейшего развития теории гетерогенных сред, на основе которой было бы возможным проведение исследований динамики такой среды при произвольных способах ее нагружения.

Во второй главе на основе подхода многоскоростных взаимодействующих континуумов построена модель гетерогенной среды, учитывающая процессы теплопроводности, теплообмена и трения между компонентами, релаксацию компонент среды к равновесному состоянию.

Пусть dV - физически малый элемент объема гетерогенной смеси; dV ( j ), dm( j ) - элемент объема и масса j-компоненты в плотность компоненты.

Средняя плотность гетерогенной среды может быть u ( j ), v ( j ) вектор смещения и массовую скорость j-компоненты, представим вектор смещения и скорость центра масс элемента скорость компоненты в системе центра масс (СЦМ) j ) = v ( j ) v. Тензор деформации определим из выражения 2uik = ui xk + uk xi и аналогично - тензор скоростей деформации смеси vik.

Основные положения модели.

термодинамического равновесия в каждой компоненте много меньше времени релаксации к локальному термодинамическому равновесию смеси. Отсюда следует, что в каждой точке гетерогенной среды каждая компонента характеризуется своим набором термодинамических параметров, но в общем случае компоненты находятся в различных термодинамических состояниях.

б) Элементарная работа A( j ), совершаемая j-компонентой в СЦМ над всей гетерогенной средой в единицу времени в единице объема смеси имеет вид:

где ikj ) = ( j ) ikj ), ikj ) - истинное значение тензора напряжений j-компоненты. Действительно, A( j ) должна определяться напряженным состоянием данной компоненты и деформацией среды в целом.

Полная энергия единицы объема j-компоненты в лабораторной (неподвижной) системе координат равна E ( j ) = ( j ) v ( j )2 2 + E0 j ), где E0 j ) - внутренняя энергия единицы объема компоненты. Применяя к данному выражению преобразования Галилея, получим E ( j ) = ( j ) v 2 2 + v J c( j ) + Ec( j ), основное термодинамическое соотношение для деформируемых тел, получим:

где S ( j ) - энтропия единицы объема компоненты в смеси. Из выражения (2) следует выражение для тензора напряжения jкомпоненты в СЦМ:

Поскольку ikj ) есть i-я проекция силы, которая действует со стороны j- компоненты гетерогенной среды на единичную площадку, ориентированную перпендикулярно k-й оси, определим полный тензор напряжения в гетерогенной среде как сумму сил всех компонент:

который, как и, определен в СЦМ. Тензор напряжений смеси 0,ik в лабораторной системе координат имеет вид:

где ik = ( j ) vi( j ) k( j ) - суммарная плотность потока импульса компонент относительно подвижной системы отсчета.

На любую компоненту смеси, заключенную в объеме V ( j ), действуют силы со стороны окружающих этот объем частей тела.

Поэтому i-я проекция силы, действующей на j-ю компоненту смеси, имеет вид 0,ik df k( j ), где интегрирование ведется по поверхности, окружающей V ( j ). Очевидные преобразования позволяют записать:

Из (6) следует выражение для проекций силы, которая действует на j-компоненту, заключенную в единице объема смеси:

Такой вид записи обеспечивает выполнение третьего закона Ньютона в объеме смеси.

Сформулируем систему уравнений механики для компонент гетерогенной среды. Уравнение непрерывности для jкомпоненты имеет стандартный вид:

Фактически уравнение (8) содержит две неизвестных:

объемную долю ( j ) и физическую плотность ( j ). Перепишем (8) в виде:

где d j dt = t + ( v ( j ) ) - полная производная по времени в подвижной системе координат, связанной с j-компонентой.

Изменение физической плотности j-компоненты в гетерогенной среде (в отсутствии химических превращений) обусловлено двумя факторами. Во-первых, изменение плотности компоненты происходит вследствие изменения объема при ее деформации в поле напряжений смеси (4). Во-вторых, деформация компонент в поле напряжений смеси может привести к их различным термодинамического состояния каждой компоненты в процессе релаксации напряжений к некоторому общему значению.

Поэтому уравнение для физической плотности имеет вид:

вследствие релаксации напряжений, явный вид которой определяется конкретной структурой гетерогенной среды.

Уравнение движения для j-компоненты:

где в правой части первое слагаемое описывает действующую на компоненту силу внутренних напряжений (7), второе - силу трения между компонентами, B ( jj ') - коэффициент трения между j и j’ компонентами, B ( jj ') = B ( j ' j ). Сила трения между компонентами в суспензии рассчитывалась по формуле Стокса, в композите – в соответствии с работой [4].

Уравнение для внутренней энергии j-компоненты:

где слагаемые в правой части уравнения соответственно учитывают работу (1), совершаемую за единицу времени компонентой при деформации смеси, теплопроводность, теплообмен между компонентами, работу сил трения; qk j ) поток тепла в j-компоненте, обусловленный теплопроводностью;

Q ( jj ') - коэффициенты теплообмена между j и j’-компонентами;

( jj ') - доля тепла, передаваемая j-компоненте при трении с j’компонентой, ( j ' j ) = 1 ( jj ').

- шаровая часть, Sikj ) = ( j ) Sik j ) - девиатор тензора напряжений для j-компоненты, где P ( j ), Sik j ) - истинные значения давления и девиатора. Шаровая часть тензора напряжений находится из уравнения состояния. Как и в уравнении для физической плотности (10), в уравнении для девиатора тензора напряжений jкомпоненты необходимо учесть вклад в изменение её напряженного состояния за счет процесса релаксации:

где vik j ) = vikj ) vll j ) ik 3 ; µ ( j ) – модуль сдвига для j-компоненты, компоненты вследствие релаксации напряжений.

Для жидкой компоненты модуль сдвига равен нулю.

Пластическое течение твердых тел описывается с помощью условия текучести Мизеса.

Уравнения (9) - (13) представляют собой систему, описывающую динамику произвольной гетерогенной среды. Для замыкания данной системы уравнений требуется задание конкретной геометрии компонент, образующих данную гетерогенную среду, и решение задачи о релаксации напряжения каждого структурного элемента этой среды. При этом учитывается изменение объема, внутренней энергии и массовой плотности компонент. Описание релаксации заключается в приближенном решении уравнений механики сплошной среды для отдельного включения сферической формы.

Из уравнений (8), (11) и (12), путем суммирования по всем компонентам, нетрудно получить уравнения для среды в целом в виде законов сохранения массы, импульса и полной энергии. Эти уравнения имеют стандартный вид для однокомпонентной среды [5].

Для изложенной модели гетерогенной среды было построено акустическое приближение на случай двух- и трехкомпонентной суспензии. В случае распространения упругой волны вдоль оси z, когда можно пренебречь тепловыми эффектами, система уравнений модели гетерогенной среды сведется к уравнениям движения для j-компонент:

Данное уравнение применялось для анализа распространения в суспензии плоской гармонической волны в случаях полной релаксации компонент по напряжениям (малые радиусы включений) и, когда релаксация по напряжениям отсутствовала вовсе (крупные включения).

Применяя к суспензии, было получено выражение для скорости звука в суспензии для малых частиц, когда имеет место полное увлечение их жидкостью и мгновенная релаксация компонент по напряжению:

где = p / m, = c 2 / cm, p, m истинные плотности частиц и жидкости.

Для описания течений среды при воздействии на нее потока заряженных частиц, необходимо к правой части уравнения для внутренней энергии добавить функцию энерговыделения, для нахождения которой использовался метод, изложенный в работе [6].

Система уравнений (8) - (13) решалась численно, с применением метода разделения по физическим процессам и метода решения уравнений механики сплошной среды, изложенного в [7]. Была реализована одномерная модель.

В третьей главе описаны численные исследования динамических процессов в суспензиях.

На рис.1a проводится сравнение с экспериментальными данными [1] результатов, полученных по формуле (14), а также результатов расчетов по модели динамики гетерогенной среды.

Суспензия представляла собой воду с включениями SiO2 (Ludox) радиуса 30 нм. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментом.

C, м/с Рис. 1 Зависимость скорости звука в суспензии от объемной доли включений.

На рис.1б приведены численные исследования скорости звука в суспензии, состоящей из воды и включений железа различных размеров и объемной доли.

При малых радиусах частиц численное значение скорости звука стремиться к аналитическому решению (14). Некоторое отличие численного и аналитического решения при малых радиусах включений обусловлено использования приближения полного увлечения включений жидкостью при выводе формулы (14).

Увеличение радиуса частиц при их неизменной объемной доли приводит к уменьшению суммарной поверхности включений и, как следствие, к уменьшению силы трения с жидкостью. Поэтому увеличение размеров частиц в суспензии сопровождается запаздыванием их смещения относительно смещения жидкости.

На рис.1б кривая 2 соответствует почти полному увлечению частиц жидкостью, кривая 4 – минимальному увлечению частиц. Кривая 3 при малых объемных долях, когда мала суммарная поверхность частиц и мала сила трения, соответствует случаю минимального увлечения частиц жидкостью и по мере увеличения объемной доли, и как следствие, увеличения силы трения приближается к режиму полного увлечения.

На рис.2 приведены поля напряжений в суспензии, представляющей собой воду с включениями железа. Исходное давление в суспензии полагалось равным атмосферному, то P0 = 0.1 МПа. Поля напряжений в суспензии есть генерировались путем задания смещения границы суспензии по гармоническому закону в течение времени, равного половине периода. Линейная частота при этом составляла МГц, а амплитуда смещения обеспечивала в объеме суспензии распространение упругой волны с амплитудой напряжения несколько сотен Паскалей.

На рис.2а, 2б приведены поля приращений напряжения zz = zz + P0 при прохождении волны в суспензии.

-zz, Па Рис. 2 Поля напряжений в суспензии на момент времени t = 3 мкс. 1 - чистая вода. Вода с включениями железа различных радиусов: 2 - r = 0.1 мкм; 3 - r = 1 мкм; 4 - r = 10 мкм.

При r = 0.1 мкм, частицы, благодаря трению, полностью увлекаются жидкостью, волна распространяется со скоростью звука, которая меньше скорости звука в чистой жидкости (рис.

1б).

При r = 10 мкм, имеет место минимальное увлечение частиц жидкостью. В этом случае, как следует из рис. 1б, волна распространяется со скоростью, которая превышает скорость звука в чистой жидкости.

При радиусе включений r = 1 мкм характерное время выравнивания скоростей компонент за счет трения сопоставимо со временем нахождения включений в поле напряжений волны. В этом случае ускорившиеся в поле волны частицы продолжают движение и после прохождения волны напряжения, и за волной возмущения наблюдается формирование сжатой области. Данный эффект усиливается при увеличении объемной доли включений (рис. 2б).

Четвертая глава посвящена исследованию формирования полей напряжений в композиционном материале при облучении импульсным электронным пучком. Для тестирования модели гетерогенной среды была решена задача о скоростном соударении пластин из композиционного материала.

Рис. Зависимость максимальных напряжений в композиционном материале (Al+SiO2) от скорости ударника.

Радиус включений SiO2 r = 10 мкм. Объемная доля включений = 0.5. Экспериментальные данные [8]: – SiO2; – Al; – (Al+SiO2). Наши расчеты: 1 – SiO2; 2 – Al; 3 – (Al+SiO2).

При данных скоростях ударника расчеты достаточно хорошо согласуются с экспериментом.

На рис. 5 приводятся поля истинных напряжений и температур в компонентах композиционного материала (Al+Fe) на момент времени t=0.5 мкс. На рис. 5а четко видно, что напряжения в алюминиевой матрице (кривые 1, 2) превышают напряжения во включениях железа (кривые 3, 4).

Это связано с тем, что алюминий имеет меньшую массовую плотность по сравнению с железом и, при прохождении волны нагрузки, приобретает большее ускорение и, соответственно, скорость деформации, чем железо. Обратная картина наблюдается на заднем фронте волны, что приводит к формированию волны разгрузки большей амплитуды, чем у железа.

- zz, ГПа Рис. 5 Поля напряжений (а) и температур (б) в компонентах композиционного материала (Al+Fe). Сплошные линии 1, 2 – Al.

Маркеры 3, 4 – Fe. 1, 3 – r = 1 мкм; 2, 4 – r = 100 мкм. Объемная доля включений = 0.4.

Увеличение радиуса приводит к уменьшению суммарной площади поверхности включений, вследствие чего замедляется процесс релаксации компонент по напряжениям. Это приводит к «размазыванию» заднего фронта волны нагрузки (рис. 5a, кривые 2, 4) -zz, ГПа -zz, ГПа Рис. 6 Поля напряжений (а), (б), (в) и их максимальные значения (г) в композиционном материале (Al+Fe) на различные моменты времени. Объемная доля включений = 0.4. Радиус включений:

1 – r = 1 мкм; 2 – r = 10 мкм; 3 – r = 100 мкм.

Температура во включениях железа (рис. 5б) превышает температуру в алюминии, что обусловлено большей удельной теплоемкостью алюминия по сравнению с железом.

Температуры в компонентах существенно зависят от радиуса включений. С увеличением радиуса уменьшается суммарная поверхность включений, вследствие чего замедляется процесс теплообмена между компонентами.

Как видно из рис. 6, увеличение размеров включений приводит к увеличению ширины и уменьшению амплитуды волны, что обусловлено уменьшением скорости релаксационных процессов. Увеличение плотности тока приводит к более интенсивному протеканию процесса релаксации компонент по напряжениям, вследствие чего влияние радиуса включений на амплитуду полей напряжений уменьшается. Максимальные напряжения соответствуют моменту окончания импульса облучения.

ВЫВОДЫ

Построена модель гетерогенной среды, учитывающая процессы теплопроводности, теплообмена, взаимодействие между компонентами и релаксацию компонент по напряжениям.

Модель гетерогенной среды была протестирована на задачах по определению скорости звука в суспензии и определению максимальных напряжений при соударении пластин из композиционного материала. Численные расчеты находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными.

В акустическом приближении проведены исследования относительных смещений компонент в двух- и трехкомпонентной суспензии в зависимости от частоты волны для случая полной релаксации компонент по напряжениям и ее отсутствия.

Проведены численные исследования распространения волны напряжения в композитной мишени при облучении мощным электронным пучком. Получены зависимости максимальных напряжений, возникающих в композиционном материале, от размеров, объемной доли включений и параметров облучения.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

В рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК:

Волков, Н.Б. Расчет течений в суспензиях / Н.Б. Волков, А.Е. Майер, В.В. Погорелко, А.П. Яловец // Вестник Челябинского государственного университета. – 2010. – № (205). Физика. – В. 8. – С. 23–31.

Майер, А.Е. Упругие волны в суспензиях / А.Е. Майер, В.В. Погорелко, А.П. Яловец // Акустический журнал. – 2011. – Т. 57. – № 2. – С. 153 – 160.

В сборниках трудов конференций:

3. Pogorelko, V.V. The Modeling of Flows in Composites at Irradiating by Powerful Beams of Charged Particles / V.V. Pogorelko, A.P. Yalovets // 9-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, Russia, 21September, 2008. Proceedings, Tomsk: Publishing house of the IAO SB RAS. – 2008. – P. 193-195.

Волков, Н.Б. Расчет течений в композиционных материалах при облучении мощными потоками заряженных частиц / Н.Б. Волков, А.Е. Майер, В.В. Погорелко, А.П.

Яловец // Труды XVI Зимней школы по механике сплошных сред (Электронный ресурс) – Пермь: ИМСС УрО РАН. – 2009. – Электрон. оптич. диск. (СD).

Волков, Н.Б. Моделирование интенсивных течений в суспензии / Н.Б. Волков, А.Е. Майер, В.В. Погорелко, А.П.

Яловец // Забабахинские научные чтения: сборник материалов X Международной конференции 15-19 марта 2010. – Снежинск:

РФЯЦ – ВНИИТФ. – 2010. – С. 320-321.

6. Mayer, A.E. Formation of Stress Fields in the Composite Material at Influence of the High-Current Electronic Beam / A.E.

Mayer, V.V. Pogorelko, A.P. Yalovets // 10-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, Russia, 19-24 September, 2010. Proceedings, Tomsk: Publishing house of the IAO SB RAS. – 2010. – P. 197-200.

7. Volkov, N.B. Dynamical Phenomena under the Action of Intensive Energy Flows on Matter and their Role in Modification of Properties of Irradiated Materials / N.B. Volkov, V.S. Krasnikov, A.Ya. Leyvi, A.E. Mayer, V.V. Pogorelko, K.A. Talala, A.P.

Yalovets // 10-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. Tomsk, Russia, 19September, 2010. Proceedings, Tomsk: Publishing house of the IAO SB RAS. – 2010. – P. 221-227.

Погорелко, В.В. Генерация полей напряжений в композиционном материале при воздействии интенсивных потоков энергии / В.В. Погорелко, А.П. Яловец // Труды XVII Зимней школы по механике сплошных сред (Электронный ресурс) – Пермь: ИМСС УрО РАН. – 2011. – Электрон. оптич.

диск. (СD).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1]. Dukhin, Andrei S. Ultrasound for Characterizing Colloids.

Particle Sizing, Zeta Potential, Rheology / Andrei S. Dukhin, Philip J.

Goetz // NY : ELSEVIER, 2002.

Нигматулин, Р.И. Динамика многофазных сред / Р.И.

[2].

Нигматулин // Москва: Наука, 1987.

Куропатенко, В.Ф. Модели механики сплошных сред / [3].

В.Ф. Куропатенко // Челябинск: Челяб. гос. ун-т, 2007. 302 с.

[4]. Kiselev, S.P. Mechanism of superdeep penetration of particles into a metal target / S.P. Kiselev, V.P. Kiselev // Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2000 r., Т. 41, 2.

Годунов, С.К. Элементы механики сплошной среды / С.К.

[5].

Годунов // Москва: Наука, 1978.

Вальчук, В.В. Моделирование воздействия интенсивных [6].

потоков заряженных частиц на слоистые мишени / В.В. Вальчук, С.В. Халиков, А.П. Яловец // Мат. Моделирование. – 1992. – Т. 4.

– № 10. – С. 111 – 123.

Яловец, А.П. Расчёт течений среды при воздействии [7].

интенсивных потоков заряженных частиц / А.П. Яловец // ПМТФ.

–1997. –Т.38. – №1. – С. 151–166.

Подурец, М.А. Ударная сжимаемость смеси кварца с [8].

алюминием / М.А. Подурец, Г.В. Симаков, Р.Ф. Трунин // Изв.

Акад. Наук СССР. Физ. Земли. 1988 г., Т. 4, стр. 28-32.





Похожие работы:

«СЕНЬКОВИЧ Владислав Владимирович РОЛЬ ИНОСТРАННОГО КАПИТАЛА В СТРАТЕГИЧЕСКОМ СОПЕРНИЧЕСТВЕ ВЕДУЩИХ ДЕРЖАВ ЗА ЭНЕРГОСЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ СТРАН СЕВЕРНОЙ АФРИКИ Специальность 08.00.14 – Мировая экономика Диссертация на соискание ученой степени кандидата экономических наук Москва – 2012 2 Диссертация выполнена в Центре глобальных и стратегических исследований ФГБУН Института Африки РАН доктор экономических наук, профессор Научный руководитель : Фитуни Леонид Леонидович доктор...»

«РОГОЖНИКОВА Татьяна Павловна ЯЗЫК ЖИТИЙНЫХ ТЕКСТОВ КОНЦА XV - СЕРЕДИНЫ XVI ВВ. (НА МАТЕРИАЛЕ МАКАРИЕВСКОГО ЦИКЛА) Специальность 10.02.01 -русский язык Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора филологических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2003 Работа выполнена на кафедре русского языка филологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета Научный консультант : доктор филологических наук, профессор...»

«Герасимов Александр Петрович МОДЕРН В АРХИТЕКТУРЕ ТОМСКА Специальность 17.00.04 - изобразительное искусство, декоративно-прикладное искусство и архитектура АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата искусствоведения Барнаул - 2010 Работа выполнена на кафедре истории отечественного и зарубежного искусства ГОУ ВПО Алтайский государственный университет Научный руководитель : доктор искусствоведения, профессор Степанская Тамара Михайловна Официальные оппоненты...»

«СКАЧКОВА Елена Борисовна ДОСУГОВЫЕ ОБЪЕДИНЕНИЯ КАК СРЕДА ПРОФИЛАКТИКИ ДЕВИАНТНОГО ПОВЕДЕНИЯ ПОДРОСТКОВ ГРУППЫ РИСКА В УСЛОВИЯХ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО УЧРЕЖДЕНИЯ Специальность: 13.00.05 – Теория, методика и организация социально-культурной деятельности Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Санкт-Петербург 2014 Работа выполнена на кафедре социально-культурных технологий СанктПетербургского Гуманитарного университета профсоюзов Научный...»

«СУШКО ОЛЬГА ПЕТРОВНА ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЦЕНОВОЙ ДИНАМИКИ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОДУКЦИИ РОССИЙСКОГО И МИРОВОГО РЫНКОВ Специальность 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами – промышленность; ценообразование) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Санкт-Петербург – 2014 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном...»

«ТАРХАНОВА Наталья Владимировна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТРАНСПОРТНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЛЬГОТНЫХ КАТЕГОРИЙ НАСЕЛЕНИЯ Специальность 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Иркутск – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Иркутский государственный технический университет (ФГБОУ ВПО ИрГТУ) Михайлов Александр Юрьевич,...»

«Сизова Ирина Александровна АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НА ПРИМЕРЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МАРКИРОВАНИЯ Специальность 05.13.06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы) АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2007 Работа выполнена в Государственном Образовательном Учреждении Высшего Профессионального Образования Московском...»

«Маркунин Роман Сергеевич ЮРИДИЧЕСКАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ДЕПУТАТОВ И ОРГАНОВ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНОЙ ВЛАСТИ: ОБЩЕТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ 12.00.01 — теория и история права и государства; история учений о праве и государстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Саратов — 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовская государственная юридическая академия...»

«Роман Мария Юрьевна Указы главы Российского государства: теоретико-историческое исследование Специальности: 12.00.01 – теория и история права и государства; история учений о праве и государстве 12.00.02 – конституционное право; конституционный судебный процесс; муниципальное право АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Москва – 2014 2 Работа выполнена в Федеральном государственном научноисследовательском учреждении Институт...»

«РОГОЗИНА Эльвира Расилевна САМООПРЕДЕЛЕНИЕ СМЫСЛА ТЕКСТА СОЦИАЛЬНОЙ КОММУНИКАЦИИ 09.00.11. – социальная философия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук Ижевск - 2005 2 Диссертационная работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Удмуртский государственный университет Научный руководитель : доктор философских наук, профессор Ольга Николаевна Бушмакина Официальные оппоненты : доктор...»

«ЧЕРВА ЮРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ ПРОБЛЕМЫ КОНТРКУЛЬТУРЫ В ЗАПАДНОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ Специальность 24.00.01 — теория и история культуры АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата культурологии Санкт-Петербург 2002 Работа выполнена на кафедре художественной культуры Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена Научный руководитель : доктор философских наук, профессор М.С. Каган Официальные оппоненты : доктор философских наук, профессор В. М....»

«Кемпф Надежда Геннадьевна ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАКТИЧЕ­ СКИХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВ ДЕЛА В СУДЕ С УЧАСТИЕМ ПРИСЯЖНЫХ ЗАСЕДАТЕЛЕЙ Специальность 12.00.09 – Уголовный процесс, криминалистика и судебная экспертиза; оперативно-розыскная деятельность Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Барнаул – 2006 Работа выполнена на кафедре уголовного процесса и криминалистики го­ сударственного образовательного учреждения высшего профессионального...»

«Костенко Кирилл Николаевич ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКИХ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ Специальность: 05.11.14 – Технология приборостроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2008 г. Работа выполнена в лаборатории волоконно-оптических и интегральнооптических устройств ОАО научно-исследовательский Центральный технологический...»

«Юрков Глеб Юрьевич НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ НАНОЧАСТИЦ d-ЭЛЕМЕНТОВ И ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦ (ПОЛИЭТИЛЕНА И ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА) И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Специальность 05.17.06 - Технология и переработка полимеров и композитов Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Саратов Работа...»

«Каракулов Валерий Владимирович МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ СТОХАСТИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 01.02.04 – механика деформируемого твердого тела Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск – 2008 Работа выполнена на кафедре теории прочности и проектирования физико-технического факультета ГОУ ВПО Томский государственный университет Научный руководитель : доктор...»

«Плужникова Камилла Николаевна ЭВОЛЮЦИЯ ПОЭТИКИ ЧУДА В ТВОРЧЕСТВЕ ГАБРИЭЛЯ ГАРСИА МАРКЕСА В 1990-2000-Х ГГ. Специальность 10.01.03 литература народов стран зарубежья (европейская и американская литература) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук Москва - 2013 Работ а выполнена на кафедре истории зарубежной литературы филологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. Научный руководитель :...»

«Джураева Адолат РЕАЛИЗАЦИЯ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ ТАДЖИКИСТАН Специальность 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями и комплексами – сфера услуг) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора экономических наук Екатеринбург – 2009 Диссертационная работа выполнена в Таджикском национальном университете (г. Душанбе, Республика...»

«Горбунова Юлия Фёдоровна Император Николай II как государственный деятель в отечественной историографии (конец XIX – начало XXI вв.) 07.00.09 – Историография, источниковедение и методы исторического исследования Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Томск – 2004 2 Работа выполнена на кафедре отечественной истории Томского государственного университета Научные руководители: доктор исторических наук, профессор Говорков Алексей...»

«Шабалина Оксана Владимировна СИСТЕМА ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЖЕНСКОЙ ЗАНЯТОСТЬЮ В РЕГИОНЕ Специальность 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством (экономика труда) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Ижевск - 2006 Работа выполнена в Удмуртском филиале Института экономики Уральского отделения РАН Научный руководитель – доктор экономических наук, профессор Некрасов Владимир Иванович Официальные оппоненты - доктор...»

«КОКАНИНА АНАСТАСИЯ ВЛАДИМИРОВНА РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА РЕКУЛЬТИВАЦИИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ 03.02.08 – Экология (в химии и нефтехимии) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 Работа выполнена на кафедре физической и коллоидной химии Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина и в лаборатории биосинтеза биологически активных соединений НИИНА им. Г.Ф. Гаузе РАМН. Научный руководитель :...»






 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.