В монографии рассматриваются теоретическое, алгоритмическое и программное обеспечения термодинамического моделирования природных и техногенных объектов. Обоснована методика имитационного моделирования применительно к проблемам прикладных физико-химических исследований на основе решения задач минимизации канонических термодинамических потенциалов, геотермобарометрии как обратной задачи выпуклого программирования, многорезервуарных динамических моделей. Детально рассмотрена конфигурация и возможности современного программного комплекса "Селектор" как универсального инструмента решения физико-химических задач на основе расчета полных, метастабильных и промежуточных химических равновесий в системах и мегасистемах. Рассмотрен метод моделирования термодинамических процессов в пространстве неопределенности, позволяющий перейти к недетерминированным постановкам геохимических задач и оценить влияние неточности, неоднозначности и неоднородности исходной аналитической и термодинамической информации на достоверность расчетов физико-химических моделей. Для специалистов в различных областях применения компьютерных методов для решения задач химической термодинамики: геоинформатики, геохимии, петрологии, экологии, химической технологии, гидро- и пирометаллургии, аналитической химии и других, а также аспирантов указанных специальностей.

Книга составлена из обзорных статей видных ученых ФРГ, США, Франции и Швейцарии по методам исследования быстропротекающих процессов и наиболее важным приложеням этих методов. Это первое в мировой литературе издание, обобщающее и систематизирующее обширный материал по физике быстропротекающих процессов.В первом томе описаны физические основы методов исследования быстропротекающих процессов. Рассмотрены общие принципы регистрации этих процессов, особенности высокочастотных осциллографов и усилителей, методика высокоскоростной фотографии в видимом свете и рентгеновских лучах при микро- и наносекундных экспозициях, вопросы применения радиочастотной интерферометрии и методы измерения температур. Намечены возможные пути совершенствования аппаратуры.Книга представляет интерес для очень широкого круга специалистов, в частности, для инженеров и научных сотрудников, изучающих плазму, ударные волны, процессы истечения и переноса, горение и детонацию, баллистику, электрические явления в газах и вакууме, инженеров, разрабатывающих быстродействующие механические системы, оптико-механические приборы и радиоэлектронную аппаратуру. Она также может быть использована как учебное пособие студенами и аспирантами соответствующих специальностей.

Очередной выпуск межвузовского сборника содержит статьи, посвященные разработке и развитию современных математических моделей и методов решения широкого круга задач механики деформируемого твердого тела, включая задачи исследования деформирования и разрушения материалов и конструкций при различных физико-механических воздействиях, в частности, нелинейные и нестационарные задачи оболочечных конструкций, задачи нестационарного взаимодействия сред и конструкций. В статьях отражены теоретические и экспериментальные исследования, математические модели, вопросы алгоритмизации и компьютерного моделирования физико-механических процессов, методология оптимального проектирования несущих конструкций с учетом различных критериев и ограничений.

В работе проводится сравнение результатов расчетов численного моделирования разрушения анизотропных материалов (на примере алюминиевого сплава Д16Т) при динамическом нагружении с использованием изотропного и анизотропного критериев разрушения. В качестве анизотропного критерия разрушения применяется критерий разрушения Мизеса-Хилла, учитывающий анизотропию пределов прочности материала. Для сравнения в другом случае моделируется разрушение анизотропного материала при достижении накопленной пластической деформацией значения 6.5 %.

Исследуются влияние усреднения свойств материала преграды на результаты расчетов деформирования и разрушения преграды с помощью численного моделирования и определение возможности применения усреднения упругих и прочностных постоянных материалов преград, выполненных из ортотропных композиционных материалов. Численные исследования приводятся для материалов с высокой степенью анизотропии механических свойств на примере органопластика.

В настоящей работе представлены анализ текущего состояния, результаты комплексных исследований природных биоминералов и направления их биомиметического моделирования для получения новых нанокомпозитных структур и материалов с заданными свойствами и характеристиками. Книга обобщает многолетний труд авторов и позволяет с единых позиций взглянуть на проблемы биоминерализации в живой природе и поиск путей ее биомитетического моделирования применительно к перспективам развития такой многообещающей области исследований, какой является нано- и микрофотоника. Монография в равной степени может быть полезна как начинающим исследователям, так и специалистам, работающим в области биофизики, фотоники и нано- и биотехнологий.

В учебном пособии изложен материал по применению методов компьютерного моделирования для исследования физических систем. В каждой главе рассмотрена самостоятельная физическая задача, в ней содержится введение в суть проблемы, изложены рецепты и алгоритмы ее решения, дано описание рабочей программы на языке Фортран 90, а также приведены примеры ее использования. Рассмотренные задачи относятся к областям статистической физики и физики конденсированных систем, физики фракталов, перколяционных и хаотических явлений. Для более глубокого усвоения материала, к каждой главе прилагаются задачи и упражнения для самостоятельной работы. Для студентов, аспирантов и преподавателей физических, физико-химических специальностей, а также научных сотрудников.

В настоящий сборник включены материалы, представленные на международную конференцию "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах". Материалы воспроизведены с авторских оригиналов, в связи с чем Оргкомитет семинара не несет ответственности за допущенные опечатки и стилистические погрешности.

В книге изложены расчетные модели, описывающие особенности деформирования и разрушения стали и сплавов при переменных нагрузках и повышенных температурах. Деформирование конструкционных материалов рассмотрено на основе теории пластического течения и ползучести с анизотропным упрочнением, а также теории упругого нелинейно-вязкого тела с независимыми (параллельными) механизмами деформирования. Проанализирована специфика разрушения металла при однократном и циклическом нагружениях, а также в условиях ползучести. Модифицированы критерии сопротивления малоцикловой усталости и длительной циклической прочности. Проведено подробное экспериментальное обоснование предлагаемых расчетных моделей. Дано обобщение моделей на случай сложного напряженного состояния и изложена методика их применения в расчетах конструкций. Книга предназначена для специалистов по проектированию и техническому диагностированию энергетического и нефтехимического оборудования. а также для исследователей, занимающихся вопросами высокотемпературного деформирования и разрушения материалов. Она может быть использована при разработке компьютерных программ для расчета на прочность современных конструкций.

На основе метода частиц предлагается модель шероховатой поверхности твердого тела. Несмотря на то, что в работе размер частиц выбран произвольно, эволюция фактической площади касания и изменение напряжения в пятнах контактов достаточно хорошо согласуется с представлениями, которые вытекают из экспериментальных исследований. Эксперименты показывают, что при сближении двух поверхностей давление на контактах значительно выше номинального, это приводит к пластической деформации поверхностных слоев, которая оказывается много больше объемной деформации. В данной модели наглядно показывается, от чего зависит и как формируется напряженное состояние поверхностного слоя. Модель позволяет рассматривать взаимодействие поверхностей не только в стационарном случае, но и при их относительном перемещении.

Предложена модель инициирования реакции разложения жидкого углеводорода в окрестности одиночной частицы, нагреваемой СВЧ-излучением. На основе проведенных численных экспериментов получена аналитическая зависимость критического размера частиц от плотности мощности, времени действия импульса СВЧ-генератора и соотношения теплоемкостей и плотностей частиц и реагента.

Рассмотрены основные особенности эффекта дальнодействия в металлах и сплавах при ионной имплантации. В качестве иллюстративного материала приведены результаты электронно-микроскопического исследования дислокационных структур, формирующихся в меди при высокодозовой ионной имплантации. Величина эффекта дальнодействия определяется микроструктурой исходного состояния мишени и структурно-фазовым состоянием, формирующимся в легируемом поверхностном слое. Предложена математическая модель формирования дефектной структуры в подслое, находящемся непосредственно под легируемым поверхностным слоем облучаемой мишени. Результаты проведенных на основе предлагаемой модели вычислений соответствуют экспериментальным данным.

Представлены сведения об основных параметрах математических моделей горения материалов в различных режимах. Впервые показано, что учет термодинамических и кинетических характеристик фазовых переходов, сопровождаемых химическими реакциями, позволяет объяснить и описать особенности горения материалов, а также их отличие от горения газовых смесей и перехода горения в детонацию. Для инженеров и научных работников, специализирующихся в области физики и теории горения и взрыва.

Несмотря на ведущиеся во всем мире широкие и разносторонние исследования, имеющие целью выяснение причин и механизмов гипертонической болезни, задача эта до сих пор остается нерешенной. В монографии предпринята попытка изучения причин и механизмов формирования гипертонической болезни с помощью междисциплинарного подхода, который предусматривает, наряду с проведением генетико-физиологических исследований, использование методов физического анализа гемодинамических и других физиологических процессов, создание математических и компьютерных моделей изучаемых функций и позволяет систематизировать полученные знания, прогнозировать возможный ход патологического процесса. наметить ключевые звенья в его развитии, что имеет важное значение для практической медицины и проведения профилактических мероприятий. Монография рассчитана на широкий круг читателей - научных работников (биологов, физиков, физиологов, математиков), медицинских работников, студентов и аспирантов университетов физических, технических и медицинских специальностей.

В работе получено точное аналитическое решение сопряженной задачи о диффузионном взаимодействии двух веществ, представленных как две полубесконечные твердофазные среды. Математическая модель описывает известный факт, что причиной возникновения напряжений и деформаций в диффузионной зоне является не только отличие атомных объемов веществ, но и различие в их парциальных коэффициентах диффузии. Проиллюстрировано, что характер и величина напряжений и деформаций определяются упругими свойствами и атомными объемами взаимодействующих компонентов.

В работе решена задача о полной диффузионной гомогенизации образов двух металлов конечной толщины. В частном случае, когда толщина одного из образов мала, найдено приближенное аналитическое решение задачи. Численный анализ позволил построить распределение концентраций компонентов, относительного изменения объемов образов, а также напряжений и деформаций в различные моменты времени. Найдены зависимости времени полной гомогенизации и относительного изменения объема от отношения толщин исходных образцов.