Изучены особенности индукционного нагрева стальных образцов с заранее выращенной трещиной. Экспериментально показано, что при определенных режимах высокочастотного нагрева трещины могут быть залечены. Предложена модель расчета температурного поля, позволяющая производить выбор оптимального нагрева для устранения дефектов поверхностного слоя.

Предложен подход к выбору оптимальных параметров индукционного нагрева при залечивании усталостных микротрещин на поверхности материала. Показана возможность выбора таких параметров индуктора, при которых достигается максимальное тепловыделение в области микротрещины. Предложена процедура оптимизации параметров технологического режима термической обработки материала, обеспечивающего эффективную релаксацию напряжений в вершине микротрещины.

В предлагаемом тематическом сборнике представлены статьи, посвященные различным аспектам мониторинга, моделирования и прогноза параметров природной среды в Арктике. В сборник вошли результаты исследований, выполненных в лаборатории гидрометеорологии Арктики Гидрометцентра России в 2014-2016 гг. в рамках проекта гранта РНФ 14-37-00053. Обсуждаются современные проблемы долгосрочного прогнозирования и подходы к их решению на основе физико-статистических и гидродинамических (численных) методов. Особое внимание уделено описанию современных математических моделей процессов и явлений применительно к Арктическому региону. В отдельных статьях рассмотрены разработка новых расчетных и программных алгоритмов, опыт применения совместных моделей с высоким пространственным разрешением, результаты валидации моделей натурными данными.Сборник представляет интерес для специалистов в области прогнозирования и мониторинга окружающей среды в полярных регионах.

В монографии разрабатываются методы микромеханики композиционных сред с дискретной структурой и трещинами и некоторые их приложения к конкретным материалам. Рассмотрено влияние свойств компонентов и вида структуры неоднородных сред на их эффективные (интегральные) параметры и распределение внутренних полей. Наряду с задачами теории упругости исследуются другие физические свойства материалов. Для научных работников и преподавателей вузов, а также для инженеров-конструкторов, занимающихся созданием и использованием композиционных материалов.

Проведено исследование влияния числа импульсов п воздействия низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком (НСЭП) микросекундной длительности на фазовый состав и топографические характеристики поверхности, а также микротвёрдость поверхностного слоя сплава TiNi. Сделана оценка средней шероховатости поверхности образцов TiNi после электронно-пучковых обработок с различным числом импульсов воздействий. Установлено, что с увеличением числа импульсов воздействия НСЭП более п = 20 поверхность образцов TiNi выглаживается, освобождается от включений и вместе с тем сохраняет интегральные физикомеханические характеристики, близкие к исходным в сплаве TiNi до облучения.??.

Исследовано влияние величины шага сетки векторного поля на оценку деформации в методе корреляции цифровых изображений для случая неоднородной деформации нагруженных твердых тел. Влияние шага сетки при оценке деформации изучали в зависимости от величины перемещений, а также наличия и размера области разрыва в поле векторов перемещений (деформаций). Предложен алгоритм автоматического выбора шага сетки векторного поля, обеспечивающий уменьшение ошибки оценки деформации по сравнению с наилучшим результатом для случая равномерного шага сетки.

Представлена математическая модель процесса индукционного нагрева детали, построенная на основе метода классических клеточных автоматов. Создана компьютерная программа, реализующая данную модель. Приводятся результаты сравнения картины тепловых полей, наблюдаемых в эксперименте, и модельных данных. Рассматривается возможность использования модели для решения задачи синтеза алгоритмов управления оборудованием и конфигурации индуктора.

В монографии кратко рассмотрены основные положения электромагнетизма. При подаче известного материала внимание акцентировалось на формулировке условий на границах раздела смежных сред. Особое внимание уделялось условиям на границах раздела с учетом влияния тепловых и диффузионных процессов. Впервые построена согласованная физико-математическая модель взаимодействия нестационарных электрических и тепловых полей в слоистой среде с учетом массопереноса. Модель основана на метода термодинамики. уравнениях электромагнитного поля и сформулирована без явного выделения носителей заряда (модель Ландау). Приводятся примеры решения ряда задач: импульсного электролиза в электрохимической ячейке; распространения волны в слоистой среде с магнитными свойствами. Монография может быть использована для спецкурсов и как дополнение к обычным курсам для всех интересующихся прикладными аспектами теории электричества и электродинамики.

В книге изложены вопросы теории образования покрытий из порошковых материалов. Для описания процессов формирования покрытий в режиме активированного спекания принят метод анализа с позиций термодинамики необратимых процессов. Преимущественно рассмотрены такие электрофизические методы получения покрытий, как электроконтактное припекание, электроимпульсное спекание. магнитно-импульсное припекание, электроимпульсное спекание, магтнитно-импульсное прессование. Для выбора режимов нанесения покрытий магнитно-импульсным прессованием предложена математическая модель. учитывающая диффузию электромагнитного поля и не требующая предварительного задания параметров поля. Приведены сведения по использованию разработанных технологических процессов для восстановления быстроизнашивающихся деталей дорожно-строительных, сельскохозяйственных и других машин (червячных коле, втулок подшипников скольжения), повышения стойкости прессового инструмента.

Предложены математические модели процесса термической обработки поверхностей деталей, имеющих форму фигур вращения: диска большого радиуса или диска с вырезом и полого цилиндра. Источник нагрева движется по обрабатываемой поверхности по заданной траектории с заданной скоростью. На деталь может быть предварительно нанесено покрытие, толщина и свойства которого считаются известными. Составлены программы для численного исследования процессов термической обработки. В зависимости от соотношения теплофизических свойств материалов основы и покрытия и их температур фазовых переходов режимы термической обработки различны.

Предложена математическая модель разложения горючих сланцев при их нагреве электромагнитным полем. Численно проанализировано влияние пористости на температуру твердого скелета сланца и продуктов разложения. Показано, что значение пористости незначительно влияет на температуру скелета, но существенно на образование газообразных продуктов.

Представлены вольтамперные характеристики контактов металлических композитов, скользящих по стальному контртелу в присутствии расплава Pb-Sn в контактном пространстве. Показано увеличение электропроводности контакта при введении расплава в зону трения. Предложен расчет электропроводности фактического контакта в присутствии расплава и площади, занимаемой расплавом. Установлено, что электропроводность непосредственного контакта увеличивает электропроводность контакта композит-сталь более эффективно, чем площадь, занимаемая расплавом.

Представлены результаты исследования и сравнительного анализа параметров и характеристик параметрических преобразователей частоты среднего ИК-диапазона на основе известных, малораспространенных LiInS2 и HgGa2S4, легированных GaSe:In и новых смешанных нелинейных кристаллов AgGA(1-x)InxSe2, AgGaGeS4 Hg(1-x) и CdxGa2S4. Описаны мобильные лидары-газоанализаторы, снабженные разработанными преобразователями частоты среднего ИК-диапазона, а также результаты мониторинга газовых загрязнений реальной атмосферы в полевых условиях и в условиях промышленных центров.

Атлантическое долгопериодное колебание (АДК), связанное с изменением океанического переноса тепла в Северной Атлантике и Атлантическом секторе Арктики, оказывает значительное влияние на климат Северного полушария (СП). С 1970-х по начало 2000-х гг. наблюдался рост индекса АДК, совпадающий с трендом глобального потепления. Для оценки вклада АДК в сезонные изменения температуры в СП проанализированы численные эксперименты с совместной моделью общей циркуляции атмосферы ECHAM5 и термодинамической моделью верхнего перемешанного слоя океана с использгван6ием аномальных потоков океанической конвергенции тепла, связанных с АДК. При этом исследовался относительный вклад аномальных потоков тепла в Атлантике и в Арктике. Показано, что АДК может объяснять около 40% наблюденных температурных изменений в последние 30 лет в зимний и летний сезоны. Вертикальная структура температурных изменений, связанных с АДК, также имеет много общего с эмпирическими оценками, в частности воспроизводит арктическое усиление с максимальными трендами у поверхности в высоких широтах СП. АДК в модели приводит к увеличению вероятности формирования аномально холодных температурных режимов в феврале на территории России, несмотря на рост средней температуры для февраля. Также отмечено увеличение вероятности формирования аномально жарких июлей, в том числе на европейской территории России. Показано, что важный вклад в сезонные изменения вносят аномальные потоки тепла в Арктике, которые обычно не учитываются при моделировании эффекта долгопериодных колебаний в Северной Атлантике. Полученные результаты указывают на важную роль АДК в формировании погодно-климатических аномалий.

Исследованы элементный состав, структурно-фазовое состояние и механические свойства поверхностных слоев никеля, модифицированных в процессе ионной имплантации титана с использованием вакуумно-дугового ионно-плазменного источника "Радуга-5". С увеличением дозы имплантации наблюдается рост толщины имплантированного слоя никеля 0от 0.6 до 1.6 мкм). установлено, что ионно-легированные поверхностные слои никеля содержат мелкодисперсные интерметаллидные фазы (NiTi, Ni3Ti, NiTi2) и твердый раствор Ti в Ni. Показано, что пов6рхностные слои никеля, легированные ионами Ti, имеют более высокие значения микротвердости по сравнению с исходным материалом мишени.

Представлены результаты комплексного исследования микроструктуры и механических свойств поверхностных слоев титана в различных структурных состояниях (субмикрокристаллическое, микрокристаллическое и крупнозернистое), модифицированного в условиях имплантации ионами алюминия. Повышение физико-механических свойств титановых материалов основано на формировании модифицированного поверхностного слоя, состоящего из реструктурированной исходной мишени и формируемого твердого раствора. Уменьшение размера зерна исходного материала приводит к внедрению компонентов на большие глубины вследствие диффузии, что, в свою очередь, оказывает положительное влияние на свойства имплантированных материалов.

Исследовано влияние ионно-модифицированного поверхностного слоя на пластичность, эффект памяти формы и мезоструктуру поверхности разрушения сплава Ni50Ti40Zr10. Установлено, что ионная имплантация приводит к повышению микротвердости поверхностного слоя и к общей пластификации сплава. Мезоструктуры поверхностей излома исходных и имплантированных образцов имеют принципиальные различия. В имплантированных образцах непосредственно под облученной поверхностью формируется слой толщиной, кратной размеру зерна В2-фазы, с характерным мезорельефом, отличным от рельефа неимплантированных образцов, и иными пластическими свойствами. В результате данной поверхностной обработки параметры эффекта памяти формы в образцах не ухудшаются, циклическая термостойкость возрастает.

При деформации растяжением сталей с покрытиями обнаружен волновой характер процесса множественного растрескивания покрытия. В зависимости от отношения толщин и микротвердости основы и покрытия проявляются такие нелинейные волновые процессы, как волны переключения и заселения. С помощью оптико-телевизионного измерительного комплекса показано, что инициированные развивающимися трещинами зоны локализованной деформации определяют неоднородный характер деформации и разрушение исследованных композиций типа «сталь – покрытие».

Представлены результаты многолетних исследований естественного импульсного электромагнитного поля Земли в диапазоне очень низких частот в различных регионах. В лабораторных и натурных экспериментах показано наличие существенной доли литосферной составляющей в структуре этого поля, позволяющей осуществлять надежный инструментальный мониторинг состояния пространственных литосферных структур, неоднородностей и параметров динамических процессов взаимодействия литосферы, криосферы и атмосферы. Дано краткое описание разработанной аппаратуры и методов обработки, позволяющих проводить широкий спектр геофизических исследований в условиях возмущенных электромагнитных полей.

В течение последних нескольких десятилетий наблюдается смещение к полюсу таких элементов общей циркуляции атмосферы, как ячейка Гадлея и штормтреки. На основе результатов численного моделирования динамики климата с использованием идеализированной модели климатической системы показано, что тенденция к смещению штормтреков Северного полушария в условиях потепления климата (по сценарию RCP-8.5) к полюсам будет продолжаться. Обсуждаются также другие особенности динамики общей циркуляции в условиях меняющегося климата, обнаруженные в ходе численного эксперимента.

Рассмотрено состояние средств наблюдений на геофизическом стационаре ИОМ СО РАН. Помимо сертифицированной метеостанции II категории в составе стационара действуют посты наблюдений рассеянной УФ- радиации, напряженности электрического поля, содержания ртути в окружающей среде. Дается краткое описание соответствующих средств наблюдений и приводятся некоторые полученные с их помощью результаты. Рассматриваются ближайшие перспективы развития средств наблюдений.

В настоящей работе методом численного эксперимента исследованы особенности формирования деформационного рельефа на поверхности поликристаллических стальных образцов в основном состоянии и с модифицированными поверхностными слоями. Показано, что в процессе одноосного нагружения на свободной поверхности формируются мезоскопические структуры в виде протяженных переплетающихся складок, ориентированных перпендикулярно оси нагружения. Установлено, что при наличии модифицированного поверхностного слоя с более высокими механическими свойствами по сравнению с основным материалом деформационный рельеф становится более сглаженным за счет исчезновения мелких складок. Исследовано влияние толщины и модифицированного поверхностного слоя на характеристики деформационного рельефа. Проанализировано напряженное состояние на поверхности и в объеме поверхностно модифицированного материала.

В книге изложены физические основы индукционного нагрева, технологии и оборудование индукционной термообработки изделий машиностроения. Приведены основы конструирования и эксплуатации индукторов и установок ТВЧ. Изложен опыт передовых предприятий Беларуси по обработке изделий машиностроения с применением индукционного нагрева. Предназначена для работников машиностроительных предприятий и научно-исследовательских учреждений, занимающихся как разработкой, так и эксплуатацией электротермическго оборудования. Может быть использована в качестве учебного пособия для студентов высших технических и средних специальных учебных заведений.

Предлагаемая читателю книга выдающегося отечественного физика А. А. Эйхенвальда (1863-1944) посвящена учению об электромагнитном поле. Книга включает три главы. В первой главе излагается теория электростатического поля в применении к проводникам и диэлектрикам, а также теория магнитного поля. Во второй главе рассматриваются явления, основанные на связи между электрическим полем и магнитным полем, — электромагнетизм и электромагнитная индукция; описываются законы постоянного тока, излагаются основы теории Максвелла и теории Лорентца. Третья глава посвящена применению основных уравнений Максвелла к переменным электромагнитным полям; излагается теория электрических колебаний и теория волн вдоль проволок. Для наглядности каждый принцип в книге проиллюстрирован примером из практической физики. Настоящая книга впервые вышла в свет в 1931 г. и была допущена Наркомпросом РСФСР в качестве учебного пособия для вузов. В первом издании работа составляла шестую часть классического труда А. А. Эйхенвальда «Теоретическая физика», однако она может рассматриваться как совершенно самостоятельное произведение. Для понимания материала книги необходимо знание основных положений теории электричества. Книга рекомендуется физикам всех специальностей, а также инженерам; может служить прекрасным пособием для студентов физико-математических факультетов вузов при изучении курса теоретической физики.

Сверхкороткие импульсы электромагнитного излучения, формируемые лазерными источниками, представляют собой интересный физический объект и являются уникальным инструментом для исследования быстропротекающих процессов в физике, химии и биологии. Фемтосекундные лазерные импульсы впервые позволили наблюдать в реальном времени динамику быстропротекающих элементарных молекулярных процессов и получить мгновенные снимки молекул и групп атомов на различных стадиях химических реакций. Для изучения динамики электронной системы внутри атомов, однако, требуются импульсы с длительностью короче одной фемтосекунды — атто-секундные импульсы. Генерация таких импульсов стала возможной на основе нелинейно-оптических взаимодействий высокоинтенсивных сверхкоротких лазерных импульсов лишь в начале XXI века. Анализ новых тенденций в развитии методов нелинейной оптики и спектроскопии, связанных со стремительным прогрессом в области генерации и усиления сверхкоротких импульсов, составляет предмет настоящей книги. Для специалистов, исследователей, инженеров, студентов и аспирантов, работающих и специализирующихся в области оптики и лазерной физики, лиц с общим физическим образованием, интересующихся вопросами нелинейной оптики.

Учебное пособие посвящено описанию основных физических явлений, протекающих как на поверхности, так в толще океана. Излагаются математические модели различных по природе волновых процессов в океане, даются основные понятия акустических и конвективных явлений, рассматриваются волны и приливные процессы на вращающейся Земле.