Монография посвящена современным методам применения нейронных сетей к различным задачам математического моделирования, включая стандартные и нестандартные задачи математической физики. Большинство методов и алгоритмов разработано авторами и обладает приоритетной новизной. Данная методология существенно сокращает трудоемкость моделирования процессов и явлений в технических системах и позволяет инженеру-исследователю самостоятельно решать задачи, ранее доступные только научным коллективам, включающим квалифицированных специалистов по вычислительной математике.

Большая длительность (до 7-10 лет) и высокие финансовые затраты современных экспериментальных подходов к формированию энергетических и эксплуатационных свойств материалов для изделий ракетно-космической техники стимулируют более активное использование методов физического моделирования и компьютерных технологий их реализации. В сообщении анализируются перспективы и способов применения этих методов для решения задачи формирования механических характеристик указанных высокоэнергетических материалов. В качестве теоретической базы используются принципы механики структурно-неоднородных сред. Формулируется физическая постановка и дается характеристика объекта исследований.

Сообщение является продолжением работы и посвящено проблеме совершенствования технологии формирования механических характеристик высокоэнергетических наполненных полимерных систем (ВНПС) с использованием активно развивающихся методов физического и математического моделирования, позволяющих установить взаимосвязь рецептурного состава и структурных параметров с реализованными эксплуатационными характеристиками.

В работе исследованы особенности деформирования и разрушения материала с покрытием при растяжении и сжатии с различными скоростями. Краевая динамическая задача в постановке плоской деформации решается численно методом конечных разностей. Структура композита экспоненциально возрастает с увеличением скорости деформирования при сжатии и слабо меняется при растяжении. Показано, что чем выше скорость деформирования, тем менее интенсивно разрушено покрытие при сжатии, и тем более интенсивно при растяжении.

В основу мероприятия по улучшению условий окружающей среды предложен комплексный подход, включающий физико-химические и микробиологические методы. Рассмотрена возможность оценки экологических рисков воздействия загрязнения атмосферы на растительный покров методом картографирования. Проведена оценка экологического риска с учетом чувствительности различных растительных сообществ к загрязнению атмсферы.

Приведены результаты расчетов численного моделирования разрушения анизотропных материалов (на примере алюминиевого сплава Д16Т) при динамическом нагружении с использованием изотропного и анизотропного критериев разрушения. Рассмотрено разрушение преграды из анизотропного материала под действием ударника. Показано, что при использовании анизотропного критерия разрушение концентрируется вокруг ударника, а в случае применения критерия Мизеса - Хилла оно распространяется вглубь преграды.

На основе уравнений полевой теории дефектов, содержащей кинематические тождества упругого континуума с дислокациями и динамические уравнения калибровочной теории дислокаций, рассмотрены закономерности распространения плоских гармонических волн в однородных упруго-вязкопластических средах и при наличии границ раздела. Определены коэффициенты отражения и преломления волн поля дефектов, характеризуемого тензорами плотности дислокаций и плотности потока. Проанализированы зависимости полученных величин от размеров контактирующих сред.

проведено численное исследование формирования деформационного рельефа на свободной поверхности трехмерных поликристаллов с периодической структурой в условиях одноосного растяжения. Проанализировано влияние условий нагружения мезообъемов и размера зерна на характеристики рельефных образований. С целью последующей оптимизации численного анализа исследовано влияние толщины трехмерного модельного образца на формирующиеся деформационные складки. Показано, что основное влияние на деформационный рельеф оказывает микроструктура приповерхностных слоев, лежащая в пределах 3-4 зеренных диаметров.

На основе компьютерного моделирования методом подвижных клеточных автоматов исследовано поведение и особенности разрушения сложных структур при динамическом нагружении. Показана возможность эффекта аккумуляции упругой энергии, а также возможность существенного изменения характера разрушения в результате незначительных геометрических изменений исходной структуры.

На основе молекулярно-динамического моделирования предложен новый подход к послойному нанесению покрытий. В основе подхода лежит взаимодействие нелинейного импульса со свободной поверхностью материала. Показано, что при достаточно большой амплитуде импульса происходит отрыв атомной плоскости со свободной поверхности, которая при налете на мишень образует многослойное покрытие. Комбинируя материалы "источника", можно создавать многослойные покрытия со сложным составом и структурой.

Методы мезочастиц показали себя в последние годы эффективным средством дискретизации и моделирования механического поведения различных систем. Принципиальным недостатком этих методов является, однако, невозможность описания систем с различной, в особенности малой поперечной жесткостью. В настоящей работе показано, что эту трудность можно преодолеть, если использовать вместо двухчастичных потенциалов взаимодействия многочастичные потенциалы. Исходя из двухчастичного потенциала Леннарда-Джонса найдена явная форма многочастичного (зависящего от температуры) потенциала, позволяющего описывать системы с произвольной (вплоть до нулевой) поперечной жесткостью с сохранением всех известных преимуществ метода частиц. Предлагается также форма многочастичной диссипативной функции, удовлетворяющей общим свойствам симметрии.

В рамках калибровочной модели упругого тела с дефектами получены динамические уравнения дислокационного ансамбля. С учетом аналогии между полученными уравнениями и уравнениями Максвелла в электродинамике записано определяющее соотношение, связывающее поле дефектов с материальным континуумом. В феноменологических теориях пластичности данное соотношение соответствует определению вязкопластического тела. Рассчитаны дисперсионные соотношения и конфигурации нормальных колебаний дислокационного ансамбля в вязкопластической среде.

По результатам дислокационного анализа на субструктурном уровне предложна новая физическая трактовка процесса резания материалов как их управляемого разрушения с предшествующей пластической деформацией. С единых физических позиций рассмотрены основные вопросы теории резания: реакция обрабатываемого и инструментального материалов, формирование свойств поверхностного слоя детали, обрабатываемость резанием. методы интенсификации. а также детерминированной и стохастической оптимизации. Содержится много примеров практической реализации теоретических положений и разработанных методик оптимизации обработки резанием деталей из труднообрабатываемых материалов. Для инженерно-технических и научных работников, специалистов промышленности, полезна преподавателям, аспирантам и студентам втузов.

В сборник включены статьи, написанные по материалам лекций, прочитанных на ХV школе по нелинейным волнам (Нижний Новгород, март 2010 г.). В работах обсуждаются разнообразные аспекты нелинейной науки - от физики экстремальных световых полей до процессов в живых системах. Книга рассчитана на специалистов, занимающихся изучением нелинейных явлений, а также на аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

Проведено молекулярно-динамическое моделирование зарождения и развития пластической деформации в кристаллите титана при одноосном растяжении. Межатомное взаимодействие описывалось в рамках метода погруженного атома. Изучены особенности генерации локальных структурных перестроек в кристаллите в зависимости от скорости растяжения. Показано, что существует пороговое значение деформации, при достижении которого в кристаллите начинают зарождаться локальные структурные перестройки. Зарождение пластической деформации в кристаллите сопровождается скачкообразным уменьшением потенциальной энергии. Вследствие инерционности аккомодационных процессов пороговое значение деформации увеличивается с ростом скорости нагружения.

В монографии представлены современные методы и основные направления дистанционных исследований природных объектов. Целью авторов было создание целостного представления обо всем комплексе технологий дистанционных исследований окружающей среды. Отдельно рассмотрены проблемы загрязнения окружающей среды вследствие эксплуатации космической техники. Монография предназначена для научных сотрудников, специализирующихся в области дистанционного зондирования атмосферы, а также может быть полезна студентам, изучающим метеорологию.

Перечислены некоторые приближения, распространенные при построении моделей диффузионных процессов. Проведен анализ источников нелинейностей физической природы в моделях сред с диффузией. Дан вывод нелинейных диффузионных коэффициентов для бинарных и трехкомпонентных систем. Представлен пример нелинейной модели перераспределении примесей в трехкомпонентной системе с учетом механических напряжений, возникающих в диффузионной зоне.

В динамике проведено моделирование процесса выглаживания тонкого поверхностного слоя стального образца под внедряемым с постоянной силой и затем движущимся с постоянной скоростью индентором. Моделирование проведено с использованием метода конечных элементов в рамках приближения плоского деформированного состояния. Индентор моделировался абсолютно жестким телом, а для стали была принята модель упругопластического тела с изотропным упрочнением по экспериментально определенному закону. В работе исследованы закономерности изменения напряженно-деформированного состояния материала вблизи обрабатываемой поверхности и выявлены механизмы образования наноструктурированного слоя. Проведен анализ влияния коэффициента трения и силы выглаживания на высоту валика оттесненного материала. результаты исследований находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными.

В монографии обобщены итоги многолетних натурных наблюдений и исследований загрязнения почвенно-растительного и снежного покровов радионуклидами искусственного и естественного происхождения в зоне влияния ТЭЦ-3 (Хабаровского района). Большое внимание уделено закономерностям поведения 13 Cs, 90Sr, 40K, . Ra и 232Th в почвах сельскохозяйственных угодий и поступлению их в различные с.-х. культуры. Особое внимание уделено изучению коэффициентов перехода радионуклидов из почвы в растения. Дана оценка влияния источника загрязнения (золошлакоотвала) на здоровье населения. Рассматриваются приемы по улучшению экологической ситуации в исследованном районе. Для научных сотрудников, аспирантов, студентов, слушателей курсов повышения квалификации, специалистов, занимающихся проблемами рационального и комплексного использования природных ресурсов.

В монографии представлены результаты исследований, выполненные при финансовой поддержке Российского гуманитарного научного фонда (проекты № 05-02-02220а, № 08-02-00371а). В монографии на фоне мировых экологических проблем представлена ситуация с загрязнением водных и атмосферных ресурсов в России. Даны характеристики наиболее загрязняющих отраслей народного хозяйства, сделан сравнительный анализ уровней загрязнения в регионах России, рассмотрены последствия влияния экологического фактора на здоровье населения. С использованием результатов прогнозных расчетов по динамической межотраслевой модели предложены некоторые направления совершенствования инструментов экономического природоохранного механизма. Монография предназначена для студентов, аспирантов и преподавателей экологических дисциплин, а также специалистов, занимающихся вопросами экологии.

Проведено электронно-микроскопическое исследование микроструктуры метастабильной аустенитной стали Fe-18%Cr-8%Ni (вес. %) после больших пластических деформаций прокаткой. Показано, что большие пластическе деформации приводят к формированию двухфазной субмикрокристаллической структуры. Обнаружены фрагменты разориентации, формирование которых можно объяснить реализацией механизма прямых плюс обратных превращений мартенситного типа. Обсуждаются механизмы фрагментации кристаллической решетки, формирования субмикро- и нанокристаллических структурных состояний.

В сборнике описаны эксперименты и феноменологические модели по определению динамической прочности материалов различными методами. Представлены результаты исследований по влиянию прочности в различных технических устройствах, где используются интенсивные ударно-волновые нагружения, и некоторые методы расчета разрушения и фрагментации материалов. Расчетные данные сравниваются с экспериментальными результатами. Представлены также результаты теоретических исследований по роли вязких и пластических свойств материалов в диссипации кинетической энергии в тепловую. Сборник может быть полезен студентам старших курсов, магистрам и аспирантам, а также работникам физических и физико-технических специальностей.

Данное издание содержит незаурядное толкование статистических концепций в том объеме, в каком они влияют на теоретическую физику и формируют основу современной термодинамики. Обширный набор представленных тем позволяет составить лекции по самым разным вопросам: от термодинамики и случайных матриц до термодинамических функций Грина и критических экспонент, от распространения звука в твердых телах и жидкостях до природы квазичастиц в квантовых жидкостях и переходных матрицах. Будучи пронизанной духом, далеким от менторского, а по стилю приближаясь скорее к дружеской беседе. нежели к учебному курсу, эта книга являет собой отличный инструмент, позволяющий разжечь интерес у студентов и молодых исследователей к этой области науки.

В сборник включены материалы докладов по новым методам и приборам для контроля атмосферных и гидросферных процессов, контроля качества воздуха и промышленных отходов, электромагнитных полей и излучений, контроля водных, почвенных и растительных покровов. Рассматриваются технологии мониторинга окружающей среды и климата, включающие мониторинг, моделирование и прогнозирование экосистемных и климатических изменений, а также информационные технологии и системы для комплексного мониторинга. Представлены доклады по технологиям охраны окружающей среды, переработки и утилизации промышленных отходов, реабилитации почвы, воды и воздуха. Часть докладов посвящена рассмотрению антропогенных рисков в окружающей среде. Материалы докладов представлены на симпозиум по четырем секциям: 1. Новые методы и приборы контроля окружающей среды. 2. Технологии мониторинга окружающей среды и климата. 3. Технологии охраны и реабилитации окружающей среды. 4. Антропогенные риски в окружающей среде Северной Евразии (совместно с ENVIROMIS-2010). Сборник представляет интерес для специалистов в области охраны окружающей среды и климата, а также по физическим, техническим и биомедицинским проблемам.

Коллективная монография «Оптическая спектроскопия и стандарты частоты представляет цикл работ, выполненных в рамках одноименной программы ОФН РАН в ведущих научных организациях России. Первый том монографии «Оптическая спектроскопия и стандарты частоты. Молекулярная спектроскопия» выпущен в Издательстве ИОА СО РАН в 2004 г., второй том монографии «Оптическая спектроскопия и стандарты частоты. Атомная и молекулярная спектроскопия» опубликован в 2009 г. Третий том объединяет исследования по спектроскопии твердого тела, лазерам и стандартам частоты. В третьем томе представлены экспериментальные исследования спектров кристаллов, дисперсных сред, низкоразмерных структур, а также спектров комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения молекулярно-ионных кристаллов. Излагаются новые подходы к созданию лазеров, приводятся теоретические исследования по преобразованию оптического излучения в нелинейных средах. Описан современный подход к созданию стандартов частоты, связанный с применением фемтосекундных лазеров. Монография содержит обширный информативный материал, основанный на современных подходах и новых идеях оптической спектроскопии. Предназначается для специалистов в области оптической спектроскопии, лазерной физики, а также аспирантов и студентов соответствующих специальностей.