В работе развит метод гибридных клеточных автоматов, предназначенный для изучения поведения гетерогенных материалов и контрастных сред. Метод представляет собой комбинацию двух подходов - классических и подвижных клеточных автоматов. Верификация метода проведена путем равнения результатов моделирования сорбции углекислого газа в лигните с экспериментальными данными, предоставленными исследовательским отделом Веленской угольной шахты (Словения). С использованием полученных оценок параметров модели проведено численное исследование влияния газовой фазы на прочность и разрушение образцов лингита. Показано, что присутствие газовой атмосферы с давлением даже в 0.1 МПа приводит к изменению эффективной прочности угольных образцов и характера их разрушения. Разработанный метод может быть использован для исследования особенностей поведения сложных многокомпонентных сред, таких как угольные пласты в зоне горных выработок.

Исследовано взаимодействие гуминовых кислот с биоцидами триазолового ряда методом спектрофлуориметрии в зависимости от концентрации компонентов в растворах. Установлен комплексный характер межмолекулярных взаимодействий биоцидов с гуминовыми кислотами, включающих донорно-акцепторные и гидрофобные связи. Показано влияние условий механохимической модификации гуминовых кислот и рН среды на эффективность взаимодействия с биоцидами.

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.

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.

Изучение жидких металлов имеет как прикладное, так и научное значение. Жидкое металлическое состояние традиционно интересует металлургов, В настоящее время строение и свойства металлических расплавов интенсивно изучаются в связи с использованием их в энергетике, авиации и т. п. В научном плане исследования жидких металлов представляют интерес для развития теории разупорядоченных систем, в частности аморфного состояния. В книге рассмотрены различные методы оценки межчастичного (прежде всего ионного и ион-электронного) взаимодействия в жидких металлах, основанные как на использовании данных дифракционного эксперимента (метод коррелятивных функций), так и на квантово-механическом рассмотрении металлов в рамках метода псевдопотенциала. Обсуждены используемые при вычислениях приближения и возможные погрешности численных метода оценки потенциалов взаимодействия. Приведены выражения для расчета потенциалов межионного и электрон-ионного взаимодействия. Издание предназначено для научных работников, физиков и химиков, работающих в области физической химии жидких металлов.

В рамках метода, основанного на теории функционала электронной плотности, рассчитаны ударные адиабаты и изоэнтропы разгрузки Ni, Al и их упорядоченных сплавов NiA и Ni3A. Определены остаточные температура и объем полностью разгруженного материала при различных начальных состояниях на адиабате Гюгонио. Результаты расчетов адиабат для чистых металлов расходятся с известными экспериментальными данными не более чем на 15 %. Показано, что термодинамические параметры, характеризующие рассмотренные сплавы в условиях ударно-волнового эксперимента, близки к соответствующим значениям для чистого Ni и не являются концентрационными средними соответствующих характеристик чистых металлов.

Методом дифракционного кино с использованием синхротронного излучения исследовано in situ деформационное мартенситное превращение в TiNi с различным фазовым составом при комнатной температуре. Показано, что в сплавах с температурным мартенситным превращением возникают апериодические колебания интенсивности рефлексов.

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.

Обобщены и систематически изложены варианты построения модуляционных микроволновых радиометров, использующих метод нулевых измерений. Дается характеристика современного уровня и тенденций развития существующих и проектируемых нулевых радиометров, обеспечивающих достоверность измерений в задачах дистанционного зондирования. Рассмотрена модификация нулевого метода и изложена теория, использующая комбинированную импульсную модуляцию для автоматического регулирования нулевого баланса. Показано, что новый принцип работы радиометров улучшает такие характеристики радиотехнических систем, как флуктуационная чувствительность, точность и стабильность.

В работе с использованием метода молекулярной динамики проведено моделирование на атомном масштабе процесса пластического деформирования шероховатой поверхности кристаллического тела. исследовались атомные механизмы, посредством которых происходят генерации и развитие дефектов структуры поверхностного слоя и модификация его свойств. Исследования выполнены на монокристаллах с ГЦК и ОЦК атомными решетками. Варьировался радиус индентора выглаживающего инструмента, реализованного через действие силового поля цилиндрической формы, а также число проходов нагружения. Показаны различие и общность поведения обоих кристаллитов в условиях пластического деформирования поверхности. несмотря на отличие в масштабах по отдельным параметрам, результаты компьютерного моделирования находятся в хорошем качественном согласии с данными экспериментальных исследований.

Теоретически изучены особенности установления стационарного режима деформирования твердых тел. Моделирование различных режимов нагружения проводилось методом подвижных клеточных автоматов. Показано, что на этапе установления стационарного режима напряженное состояние в материале является существенно неоднородным, что в свою очередь может приводить к устойчивым структурам в поле скоростей частиц материала и влиять на развитие деформации на последующих стадиях.

В рамках метода погруженного атома проведены расчеты колебательных состояний (фононов) на вицинальных поверхностях (211), (311), (221), (331), а также на поверхности (110) алюминия, серебра и меди. Вычисления выполнены как для релаксированных, так и для идеальных поверхностей. На всех рассматриваемых поверхностях обнаружены моды колебаний, локализованные на ступенях (так называемые степ-моды). имеются также состояния, локализованные на атомах террасы. показано, что с увеличением числа атомов на террасе растет число поверхностных состояний. Найдено, что релаксация поверхности приводит к сдвигу частот поверхностных состояний, изменение их числа и степени локализации в слоях. В частности, показано, что учет релаксации может приводить к появлению или исчезновению отдельных степ-мод. Сравнение полученных результатов с имеющимися экспериментальными данными для поверхности Al (221) свидетельствует о хорошем согласии теории и эксперимента в описании колебательных состояний на этой поверхности. На примере рассмотренных поверхностей показано, что характер релаксации вицинальных поверхностей определяется количеством атомов на террасе.

В модели погруженного атома проведены расчеты вибрационных мод на поверхностях Pd (100), Pd (110), Pd (111). Найдено, что в случае поверхности Pd (111) наблюдается отличное согласие рассчитанной и экспериментальной частот релеевской моды в точке К. Несколько худшее согласие с имеющимися экспериментальными данными получено для поверхностей (110) и (100).

Описана методика количественного определения неравновесности микроструктуры материалов по величине коэффициента детектирования Кdet, который рассчитывается программным обеспечением методом дифракции обратнорассеянных электронов. разработанная методика опробована на примере титана технической чистоты ВТ1-0 с крупнозернистой и ультрамелкозернистой структурой, полученной с использованием методов интенсивной пластической деформации по различным технологическим схемам.

Изложены основные идеи метода редукции размерности, показана его эффективность для моделирования трения эластомеров с произвольной линейной реологией и жесткой шероховатой поверхностью, имеющей фрактальный рельеф. Изучено влияние времени фиксации эластомера на жесткой поверхности перед началом тангенциального движения на статический коэффициент трения. Исследовано влияние гармонических осцилляций прижимающей нормальной силы на коэффициент трения при стационарном режиме скольжения.

В рамках метода модельного функционала электронной плотности предложена методика расчета многочастичных потенциалов ммежатомного взаимодействия для бинарных сплавов. Получены выражения для полной энергии основного состояния металлов и сплавов. Показано, что по простоте расчетной схемы и быстроте вычислений данный подход не уступает методу погруженного атома, но в отличие от последнего имеет более строгое физическое обоснование.

В рамках метода модельного функционала электронной плотности в предложенной схеме расчета многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия рассчитаны термодинамические характеристики основного состояния упорядоченных и разупорядоченных фаз системы Ni-Al, в том числе сложных структур некубической симметрии. Проведенные расчеты хорошо согласуются с экспериментальными данными и позволяют объяснить закономерности образования сплавов в этой системе.

Рассмотрены экспериментальные данные о структуре и некоторых свойствах жидких и аморфных металлов и сплавов: модели, позволяющие описывать структуру и свойства этих объектов; статистическая теория структуры жидкостей (одно- и многокомпонентных), в частности жидких металлов. Значительное место уделено расчетам структуры и свойств (термодинамических свойств и подвижности атомов) с помощью ЭВМ при использовании методов интегральных уравнений статистической теории жидкостей, вариационных методов и прямого моделирования на ЭВМ. Обсуждаются вопросы более полного описания ближнего порядка в неупорядоченных системах, в частности с помощью учета угловых корреляций в расположении атомов. Для научных работников научно-исследовательских и учебных институтов, заводских лабораторий металлургической промышленности и специалистов металлургических предприятий.

Целью книги является обучение пользователя основам использования ANSYS для решения инженерных задач. В книге дано описание применения средств графического интерфейса программы для создания твердотельных моделей, их разбиения, выбора физической модели поведения материла, выполнения и визуализации результатов. Это по мнению авторов должно существенно облегчить обучение студентов, инженеров и научных работников использованию ANSYS. Для иллюстрации материала приведен ряд примеров решения задач расчета на прочность с использованием упругих и пластичных материалов, а также простейшая задача теплообмена. Подробно рассмотрены все важные этапы подготовки задачи, ее решения и отображения результатов. Примеры сопровождаются подробными пояснениями использования пунктов главного меню, и где это взаимно, текстом соответствующих команд. Книга ориентирована на читателя, имеющего определенное представление о принципах работы различных пакетов САПР, а также базовые знания в области механики твердого тела и теплообмена. Может быть использована в качестве справочного пособия студентами старших курсов технических вузов и инженерами при проведении проектно-конструкторских работ.

Рассмотрены алгоритмы автоматической идентификации вихревых структур, возникающих в деформируемом твердом теле. Исходные векторные поля смешений, характеризующие формоизменение твердого тела, регистрируются методом корреляции цифровых изображений. В качестве критериев идентификации вихрей предложено использовать циркуляцию и функционал, связанный с ортогональностью вектора и его радиус-вектора. Рассмотрено их применение на примере модельных векторных полей с вихрями ротационного и безротационного типов. Работа алгоритмов показана на примере поля смещений, характеризующего течение материала сварного соединения стали 10Г2С. Продемонстрирована роль конечных размеров скользящего окна. Предложены дополнительные критерии, помогающие выделить вихревые структуры.

Изложены основы теории и вычислительных алгоритмов решения класса обратных задач с применением процедур вариационной ассимиляции образов - "изображений" (в том числе "геоизображений"). Для студентов старших курсов, аспирантов, научных работников, специализирующихся в области вычислительной и прикладной математики и математического моделирования.

Изучены особенности формирования и развития динамических вихревых структур в материалах на различных структурных уровнях. Показано, что генерация таких структур может быть основным механизмом аккомодации материалов к внешнему механическому нагружению. На микроскопическом уровне формирование и эволюция вихревых динамических структур в процессе нагружения могут обеспечивать межзеренное проскальзывание, миграцию границ зерен с аномально высокими скоростями. на более высоких структурных уровнях вихревые динамические дефекты могут быть основным механизмом зарождения и распространения трещин, фрагментации материала, формирования "квазижидкого слоя" в парах трения и т.д. Результаты и выводы работы подтверждены численными расчетами, проведенными в рамках молекулярно-динамического подхода и подвижных клеточных автоматов, применительно к различным видам материалов.

Сборник посвящен памяти Владимира Даниловича Степаненко (1922 - 2010) - известного специалиста в области радиолокационной метеорологии, активных воздействий на облака, физики атмосферы и экологии. В сборник включены статьи , посвященные многочисленным проблемам физики атмосферы, в развитие которых В. Д. Степаненко внес весомый вклад. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по дистанционному зондированию атмосферы. Проанализированы современные возможности получения информации о состоянии атмосферы методами радиолокационной метеорологии. Рассмотрены технологии практического применения активных воздействий в мегаполисах. Сборник рассчитан на широкий круг научных работников и инженеров, интересующихся результатами современных исследований в области метеорологии и их практическим использованием.

В книге дан детальный анализ и широкое обобщение теории весового статистического моделирования. Сформулированы и обоснованы новые алгоритмы для оценки функционалов от решений интегральных и кинетических уравнений, в частности, для оценки критических значений их параметров. Развиты и другие подходы к повышению эффективности весовых алгоритмов: ветвление траекторий, частичное осреднение, вероятностно-алгебраические модели, параметрическое дифференцирование, среднеквадратическая и минимаксная оптимизация. Полученные результаты могут быть полезны для повышения эффективности суперкомпьютерных вычислений при реализации математических вероятностных моделей в различных областях естественных и гуманитарных наук. Для специалистов в области прикладной математики и вычислительной физики и аспирантов физико-математических специальностей.