The operating characteristics of machine parts and units are defined in many respects by the physical and mechanical properties of their surface layers. Unfortunately, it is still not quite clear what parameters and mechanisms are responsible for one or another modification of surface layer properties. In this context, computer modeling techniques can be a useful tool in studying the variation of surface properties in contact interaction and run-in. Of fundamental importance is the possibility to consider the processes occurring on nanoscales and scales of individual atoms. In the work, loading conditions in plastic surface deformation was reproduced on the macroscale (traditional approach), atomic scale, and mesoscale by computer modeling with the finite element method, movable cellular automata method, and molecular dynamics method. The modeling results are in good qualitative agreement with data of experimental measurements.

A series of full-scale experiments was performed to study the influence of impact loads on the parameters of seismic vibrations initiated in variable friction. The study was conducted on a test setup Tribo which is a movable concrete slab modeling an allochthon on a rough plane of the Angara fault segment in Baikal region. Contact interactions of asperities in the slip zone were recorded using strain and load measuring equipment and four seismic stations Baykal-7HR widely used for recording earthquakes. The proposed physical modeling method and obtained results can be of interest for the development of new physical models of differently scaled sources of seismic energy dissipation in tectonic faults and can be useful for seismological studies, related data interpretation, and improvement of extended forecast of rock bursts and earthquakes.

The paper reports on theoretical study to elucidate the influence of geometric (width) and mechanical characteristics of phase interfaces on strength, ultimate strain, and fracture energy of metal ceramic composites. The study was performed by computer simulation with the movable cellular automaton method and a well-developed mesoscale structural composite model that takes explicit account of wide transition zones between reinforcing inclusions and the matrix. It is shown that the formation of relatively wide “ceramic inclusions-binder” interfaces with gradual variation in mechanical properties allows a considerable increase in the mechanical properties of the composite. Of great significance is not only the interface width but also the gradient of mechanical properties in the transition zone. The presence of defects and inclusions of nano- and atomic scales in interface regions can increase internal stresses in these regions, induce a steep gradient of mechanical properties in them, and hence decrease strain characteristics and fracture energy of the composite.

Исследованы процессы локализации пластической деформации и разрушения в материале с пористым покрытием. Решается краевая динамическая задача в постановке плоской деформации. Проводится численное моделирование методом конечных разностей. Структура композита соответствует экспериментально наблюдаемой и задается в расчетах явно. Разработана методика генерации начальной конечно-разностной сетки для описания структуры покрытия с регулируемой пористостью и геометрией границы раздела «покрытие - подложка». Определяющие уравнения для стальной основы включают упругопластическую модель изотропно упрочняющегося материала. Для керамического покрытия используется модель хрупкого разрушения на основе критерия Губера, которая учитывает зарождение трещин в областях объемного растяжения. Показано, что специфика деформирования и разрушения исследуемого композита связана с наличием вблизи пор и вдоль границы раздела «покрытие - подложка» локальных областей растяжения как при растяжении, так и при сжатии материала с покрытием. Изучена взаимосвязь процессов неоднородного пластического течения в стальной подложке и распространения трещин в покрытии.

Проведены исследования водорастворимых и нефтерастворимых образцов полимеров, способных снижать гидродинамическое сопротивление турбулентных потоков. Установлена причина уменьшения величины эффекта Томса в различных условиях. Разработаны рекомендации для оптимального использования полимеров в технологиях трубопроводного транспорта.

Данная монография включает в себя материалы научных исследований, проведенных авторским коллективом в области численного моделирования суммарного лучистого теплового потока. формирующегося при лесных пожарах от очага горения.

В работе приведены данные о составе фрагментов в молекулах смол нефти Усинского месторождения, содержащих сульфидные и эфирные группы. Установлено, что смолы являются одним из источников нормальных и разветвленных алканов, алкилциклопентанов и алкилциклогексанов, фенилалканов, моно-, би-, три- и тетраалкилбензолов, алкилнафталинов, алкилфенантиренов, адкилбензо- и дибензотиофенов, алифатических эфиров и спиртов, которые образуются за счет деструкции алифатических фрагментов, связанных в молекулах смол через эфирные и сульфидные мостики.

Для увеличения нефтеотдачи и интенсификации разработки залежей высоковязких нефтей с низкой пластовой температурой без паротеплового воздействия предложены "холодные" физико-химические технологии с применением гелей, золей и нефтевытесняющих композиций с регулируемой вязкостью и щелочностью. Представлены результаты опытно-промышленных испытаний технологий в 2014 г. на опытных участках пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения, разрабатываемых на естественном режиме. Получены значимые эффекты по увеличению дебита нефти и интенсификации разработки. Сделан вывод о перспективе промышленного использования технологий.

Книга является практическим руководством, основой для самостоятельного изучения и освоения мощной универсальной среды автоматизации инженерно-графических работ AutoCAD. Она поможет читателю в короткий срок освоить команды двухмерного черчения, трехмерного моделирования и получения конструкторской документации по ним. Очень важно, что благодаря максимальной преемственности по командам и по структуре данных, навыки, приобретенные при выполнении данных в книге упражнений и их электронного варианта, можно использовать в среде AutoCAD различных версий. Книга предназначена для широкого круга пользователей: учащихся любых учебных заведений, в том числе студентов вузов, профессиональных чертежников, конструкторов и инженеров.

В работе представлены результаты сравнительного анализа характеристик барических образований, определявших погоду на территории Сибири за период 1976-2011 гг. по данным приземных синоптических карт и карт, построенных с помощью NCEP/DOE AMIP II реанализа. Область исследования была ограничена 50-70 с.ш., 60-110 в.д. Были рассмотрены такие характеристики циклонов и антициклонов как число, давление в центрах, градиент давления, продолжительность. Было получено, что реанализ достаточно хорошо отражает качественную картину временной изменчивости числа барических образований. Во второй половине исследуемого периода циклоны стали менее глубокими, а антициклоны менее интенсивными, как по данным приземных синоптических карт, так и по данным реанализа. Средняя величина градиента давления барических образований по данным приземных синоптических карт в два-три раза меньше, чем по данным реанализа. Средняя многолетняя продолжительность влияния на территорию барических образований по данным приземных синоптических карт и по данными реанализа практически одинакова. Над территорией Сибири в период 1976-2011 гг. по данным приземных синоптических карт отмечается увеличение продолжительности антициклональной погоды, а по данным реанализа увеличение продолжительности циклонической погоды.

Изучены закономерности изменения численности термокарстовых озер криолитозоны Западной Сибири с использованием разновременных космических снимков. Исследования проведены на 33 тестовых участках, выбранных в разных ландшафтных зонах исследуемой территории, с использованием 134 безоблачных снимков Landsat, полученных в теплые месяцы в период 1973-2013 гг. Показано, что общее число образовавшихся озер значительно (почти в 20 раз) превышает число исчезнувших озер. Площади новых образовавшихся термокарстовых озер в среднем в 22 раза меньше, чем размеры исчезающих озер. Поэтому можно предполагать, что наблюдаемый в условиях глобального потепления климата бурный рост числа малых термокарстовых озер будет приводить к повышению уровня эмиссии метана в зонах мерзлоты на арктических территориях. Представлены результаты дистанционного исследования статистического распределения малых термокарстовых озер по их площадям. Исследования выполнены на восьми тестовых участках, выбранных в разных зонах мерзлоты Западной Сибири. Площади малых озер определялись по космическим снимкам сверхвысокого разрешения QuickBird. Показано, что гистограммы распределения озер по площадям допускают их аппроксимацию степенными и экспоненциальными функциями, что может быть использовано при моделировании и прогнозировании динамики термокарстовой эмиссии метана в зонах многолетней мерзлоты.

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.

Проанализирована динамика температуры по актуальным данным со станций Алтайского региона. Проведенное исследование показало, что изменения климатических характеристик в регионе происходят синхронно. Синхронность в изменении составляющих температурных рядов на всех рассмотренных станциях характеризуется высокой связностью каждой из составляющих с соответствующим типовым полем. Выявлено, что часть изменчивости рядов температуры, описываемая скрытыми периодичностями, составляет в среднем 1,3%, что гораздо больше влияния трендов, которое для большинства станций не превышает 0,3%. Наибольший вклад в изменения температуры в Алтайском регионе вносят гармоники с периодом 20 лет (средние годовые), 40 и 9 лет (зимние), 18 лет (летние), 5-8 лет (осень, весна). Получен долгосрочный прогноз изменения температуры воздуха в регионе до 2030-х гг.

Представлены описание лазерной системы дальномерного мониторинга отклонений стенок Усть-Каменогорского судоходного шлюза шахтного типа с глубиной камеры более 47 м и результаты 8,5-летних наблюдений за этими отклонениями, обусловленными сезонными температурными деформациями и сменными динамическими нагрузками в процессе наполнения-опорожнения камеры. Определена наметившаяся тенденция уменьшения ширины камеры шлюза в одном из верхних поперечных сечений со скоростью - 2,2 мм/год. Исследовано влияние процесса наполнения-опорожнения камеры на динамику отклонения стенок камеры.

Рассматриваются адаптивные импульсные технологии процессов сварки и наплавки. Предложен подход выработки оптимальных алгоритмов управления, основанный на компьютерном конструировании таких процессов. Подробно рассмотрены два разномасштабных этапа создания интегрированной модели импульсной технологии.

В работе с использованием компьютерного моделирования исследовано деформационное поведение термобарьерных покрытий. Обсуждается механизм возникновения неустойчивостей в таких покрытиях, основанный на их представлении в виде пластины, находящейся на упругом основании. Потеря устойчивости проявляется в виде образования двоякопериодической системы зон экструзии и интрузии, что качественно согласуется с известными результатами экспериментальных исследований. На примере моделирования термического нагружения медного образца с защитным керамическим покрытием исследованы характерные особенности возникающей картины потери устойчивости и ее зависимости от свойств сопрягаемых материалов. Получена оценка влияния анизотропии деформационно-прочностных свойств материала покрытия на характер возникающей неустойчивости.

В ежегодном обзоре рассмотрено социально-эколого-экономическое состояние Томской области. Освещены концепция управления охраной окружающей среды в целях устойчивого развития области, количественная и качественная оценка природных ресурсов, их значение для социально-экономического развития территории. Впервые проведена экономическая оценка природных ресурсов. Представлены данные по состоянию здоровья населения. Для специалистов органов государственной власти, научных работников, преподавателей и студентов вузов, учителей и учеников старших классов, широкого круга читателей.

В ежегодном обзоре рассмотрено социально-эколого-экономическое состояние Томской области. Освещены концепции экологической безопасности и управления охраной окружающей среды в целях устойчивого развития области; количественная и качественная оценка природных ресурсов, их значение для социально-экономического развития территории. Представлены данные по состоянию здоровья населения. Для специалистов органов государственной власти, научных работников, преподавателей и студентов вузов, учителей и учеников старших классов, широкого круга читателей.

В ежегодном обзоре рассмотрено социально-эколого-экономическое состояние Томской области. Освещены концепции экологической безопасности и управления охраной окружающей среды в целях устойчивого развития области; количественная и качественная оценка природных ресурсов, их значение для социально-экономического развития территории. Представлены данные по состоянию здоровья населения. Для специалистов органов государственной власти, научных работников, преподавателей и студентов вузов, учителей и учеников старших классов, широкого круга читателей.

В ежегодном обзоре рассмотрено социально-эколого-экономическое состояние Томской области. Освещены концепции экологической безопасности и управления охраной окружающей среды в целях устойчивого развития области; количественная и качественная оценка природных ресурсов, их значение для социально-экономического развития территории. Представлены данные по состоянию здоровья населения. Для специалистов органов государственной власти, научных работников, преподавателей и студентов вузов, учителей и учеников старших классов, широкого круга читателей.

В работе исследуется влияние содержания и характера распределения частиц нановключений в основе высокопрочного мезо-композита на особенности его пластического деформирования в условиях динамического нагружения. В экспериментах образцы мезокомпозита в форме полого толстостенного цилиндра нагружали по схеме «сдвиг + сжатие» с использованием взрывчатого вещества. Установлено, что величина однородной деформации уменьшается с ростом объемного содержания нановключений. Показано влияние механической текстуры, создаваемой распределением нановключений при производстве прутков мезокомпозита, на механизм деформации и развитие трещин. Влияние структуры также исследовано с использованием компьютерного моделирования, возможности которого выявили проявление ротационного характера развития пластической деформации в мезокомпозите с хаотическим распределением структуры.

В работе представлено обобщение метода построения регулярных сеток на трехмерную область на основе уравнений механики деформируемого твердого тела, описывающих деформацию конечного объема. Представлены расчеты разрушения керамических композитов с включениями на основе разработанной модели квазихрупкой среды с учетом накопления повреждений.

Книга составлена из статей участников первого Всероссийского постоянно действующего научного семинара "Самоорганизация устойчивых целостностей в природе и обществе", посвященного обсуждению проблем собственности на природные ресурсы. Книга интересна тем, что в ней помещены современные воззрения на проблему собственности зарубежных ученых (Н. Тидемана, Р. Анделсона, Ф. Харрисона), опирающихся на идеи Генри Джорджа, и отношение к этой проблеме российских ученых. рассматриваются общие теоретические положения, в которых доказывается возможность иного, не существовавшего в практике подхода к собственности на землю. Утверждается, что земля, как и другие природные ресурсы, является общим достоянием людей. Обоснованно доказывается, чо в частной собственности могут находиться только результаты труда человека. Рассматривается структура рентных доходов, вопросы земельного налогообложения, математические методы исчисления ренты. Книга актуальна для экономистов и политиков, особенно для тех, кто занят законодательной деятельностью в области использования природных ресурсов. Она привлечет внимание преподавателей вузов, а также может вызвать интерес у всех читателей, небезразличных к судьбе России.

Изучено влияние напряженного состояния границ раздела структурных элементов блочной среды на ее деформационный отклик при динамических воздействиях. Показано, что приведенная величина сдвигового напряжения и среднее напряжение являются основными факторами, определяющими деформационный отклик границы раздела. Для аналитического описания зависимости величины инициированного необратимого смещения на границе от приведенного сдвигового напряжения предложено использовать логистическую функцию, центральная точка которой соответствует переходу от квазиупругой к квазипластической стадии сдвигового деформирования межблочной границы. Показана значимость полученных эмпирических зависимостей для понимания закономерностей накопления необратимых деформаций во фрагментах разломных зон и, в частности, для развития предложенного ранее авторами подхода к оценке характерного уровня действующих сдвиговых напряжений на отдельных участках тектонических разломов.

В рамках метода редукции размерности рассмотрена нормальная контактная задача с учетом экспоненциально спадающего потенциала адгезионных сил. Возможности развитой модели проиллюстрированы на примере решения контактной задачи с адгезией между цилиндрическим индентором и упругим полупространством. В целом построенная модель является общей и может быть применена для адгезионных потенциалов произвольного вида и различной геометрии инденторов.

В работе проведено теоретическое исследование влияния содержания и характера распределения частиц включений-агломератов мягкой фазы в основе керамического композитного образца на его прочностные и деформационные характеристики. Для этого с использованием метода подвижных клеточных автоматов моделировалось одноосное сжатие двумерных образцов композитного материала с равным соотношением сторон. Установлено, что прочностные и деформационные свойства генерируемых композитов нелинейно уменьшаются с ростом объемного содержания включений. Показано, что средний размер включений-агломератов при сохранении объемной доли частиц мягкой фазы оказывает слабое влияние на прочностные и деформационные свойства моделируемых образцов. Полученные результаты теоретического исследования могут быть полезными при разработке новых керамических материалов, например композитных керамик, сохраняющих постоянство размера при температурных изменениях.

Охарактеризованы общие сведения о нефти, области ее применения, основные химические соединения, входящие в состав нефти, промышленные типы месторождений и залежей, оценка месторождений при поисках и разведке, разработка месторождений, промышленная переработка нефти и испытание ее качества, влияние геологоразведочных работ, добычи и переработки нефти на окружающую среду, геолого-экономическая оценка месторождений.

В монографии рассмотрены особенности физико-химических свойств и пространственного размещения трудноизвлекаемых нефтей, рассматривыемых как прирост добычи нефти в будущем в связи с исчерпанием легкодоступных запасов. К трудноизвлекаемым относятся нефти с аномальными физико-химическими свойствами (тяжелые, вязкие, смолистые, парафинистые) и нефти с осложненными условиями залегания, с аномальным газосодержанием и высоким содержанием сернистого газа. Полученные данные могут быть использованы для разработки новых эффективных технологий добычи, транспорта и переработки нефтей. Монография будет полезна для специалистов, занятых в области разведки, добычи, транспортировки и переработки нефтяного сырья, а также для аспирантов и студентов, обучающихся по соответствующим специальностям.

Исследован структурно-групповой состав природных нефтяных эмульгаторов. Показано, что увеличение содержания воды в эмульсиях приводит к существенному возрастанию в составе межфазного слоя доли асфальнетов и к снижению содержания смолистых компонентов. Установлено, что в составе н-алканов межфазных слоев эмульсий с деминерализованной и пластовой водой повышается доля низко- и высокомолекулярных н-алканов.

Приведено описание макета СКР-газоанализатора, предназначенного для измерения компонентного состава природного газа. Работа газоанализатора проверена на реальном природном газе. Показано, что созданный макет СКР-газоанализатора способен регистрировать все молекулярные компоненты природного газа. Полученные результаты согласуются с данными хроматографического анализа.

Для переработки тяжелого нефтяного сырья актуальной проблемой является поиск новых, более дешевых катализаторов, в первую очередь катализаторов крекинга, В работе исследована активность катализаторов окислитель-восстановительного типа на основе ферросфер энергетических зол в крекинге двух типов тяжелых нефтей (парафинистой и асфальтенистой) и мазута парафинистой нефти в автоклавных условиях. Установлено, что при 450 оС в присутствии 10 мас.% ферросфер селективность образования жидких продуктов для парафинистого сырья составляет 95-96 % для асфальтенистой нефти - 72 %. По стравнению с термическим крекингом в составе жидких продуктов увеличивается содержание светлых продуктов и доля бензиновой фракции. Влияние ферросфер наиболее сильно проявляется в крекинге парафинистого сырья: содержание светлых фракций в продуктах крекинга нефти по сравнению с термокрекингом увеличивается приблизительно на 20 % и составляет 57 %, в светлых продуктах крекинга мазута в 14 раз возрастает доля бензиновой фракции. В процессе крекнга происходит изменение фазового состава и структурных характеристик ферросфер, наблюдается отложение на их поверхности углеродистых образований , различающихся реакционной способностью в реакции горения, и концентрирование сернистых соединений из нефтяного сырья.

В книге приведены и систематизированы различные отечественные и зарубежные методы анализа и исследования качества нефтей, нефтяных газов и нефтепродуктов, начиная от отбора проб и простейших испытаний (определение удельного веса, вязкости и т. д.) и кончая наиболее сложными специальными исследованиями, получившими за последние годы рапространение в отчественной и зарубежной практике. Книга предназначена для инженерно-технического персонала и работников лабораторий нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, нефтепромыслов, нефтебаз, работников лабораторий промышленных предприятий, железнодорожного, водного, автомобильного и воздушного транспорта, занимающихся определением качества и исследованием нефтрепродуктов, а также для работников научно-исследовательских учреждений и студентов вузов.

Представлены результаты анализов добываемой нефти и пластовой воды из скважин на участках опытно-промышленных испытаний технологий на основе потокоотклоняющих и нефтевытесняющих композиций, разработанных в Институте химии нефти СО РАН.

На верхней (лесные массивы, приграничные с высокогорной тундрой) и нижней (с Курайской степью) границах произрастания лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) на Северо-Чуйском хребте (Горный Алтай) описана возрастная структура лиственничных древостоев, проведен дендроклиматический анализ связи радиального прироста лиственницы сибирской с многолетним ходом среднемесячной температуры воздуха и сумм осадков. Показано, что новые возрастные поколения лиственницы сибирской появляются во внутривековые и вековые периоды улучшения лесорастительных условий, связанные с потеплением климата.

Анализируются эмпирические данные, касающиеся роли таких региональных климаторегулирующих факторов в Западной Сибири, как орографический и арктический, факторы Сибирского максимума (антициклона) и болотных систем. Влияние орографического фактора, обусловленного наличием Уральских гор с запада и Среднесибирского плоскогорья с востока. а также прилегающими реками Обь и Енисей с их поймами, приводит к воздействию на воздушные потоки в нижней тропосфере, вследствие чего в зимние месяцы широтная зональность изотерм приближается к меридиональной. Влияние арктического фактора в Западной Сибири связано преимущественно с Карским морем, ледовое покрытие которого обусловлено режимом атмосферной циркуляции и океанических течений в Северном ледовитом океане. Влияние Сибирского максимума с центром в Горном Алтае, включая Монгольский Алтай, вызвано блокированием зонального переноса в Западной Сибири и даже за ее пределами. В частности, не исключается, что наблюдаемые в последние годы в Карском море тренды к потеплению связаны не только с изменениями океанической циркуляции, но и с влиянием Сибирского максимума, изменяющего меридиональный температурный градиент и режим атмосферной циркуляции в нижней тропосфере. Роль болотных систем зависит от особенностей изменения температурного режима на их территории за счет теплофизических свойств торфяных залежей и гидрологического режима, что определяет уменьшение амплитуды колебаний среднемесячных температур на 7% по сравнению с таковой для прилегающих территорий. Особая роль фактора болотных систем состоит также в регулировании углеродного баланса вследствие стока и эмиссии таких парниковых газов, как углекислый газ и метан. Результаты анализа позволяют обосновать необходимость учета этих факторов при мониторинге и моделировании глобальных и региональных климатических или экосистемных изменений.