В настоящей работе с позиций физической мезомеханики численно исследуются процессы формирования деформационного рельефа на поверхности структурно-неоднородных материалов на примере поликристаллических материалов и материалов с покрытиями. В трехмерной постановке исследовано напряженно-деформированное состояние в объеме и на поверхности материалов в условиях одноосного растяжения. Проанализировано влияние внутренних границ раздела на процессы, происходящие на поверхности. Показана роль внутренней структуры в процессе формирования деформационного рельефа на свободной поверхности.

A comparative analysis has been performed of mesoscale stress and strain distributions in sections of 3D polycrystalline specimens and in their 2D cousins under plane strain and plane stress conditions. For similar macroscale stress-strain curves, the mesoscale plastic strain localization patterns are shown to differ essentially both qualitatively and quantitatively in 2D and 3D models. In other words, the same effective mechanical response of the materials can be provided by different mesoscale stress and strain distributions depending on the loading technique used and geometric features of the specimens (thin plates, thick specimens, etc.).

Установлено, что основными загрязняющими веществами речной системы на территории разрабатываемых месторождений Томской области являются нефть и нефтепродукты, содержание которых в воде превышает предельно допустимые концентрации. Показано, что космоснимки и данные дистанционного зоднирования Landsat и ASTER GDEM, SRTM можно использовать с целью картографирования зон разливов нефти, для оценки рисков загрязнения водных объектов и расчета модуля смыва нефтепродуктов с нефтезагрязненных водосборов для определения их суммарного годового поступления в речную систему.

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.

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.

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.

The paper studies the formation of strain-induced roughness on an initially flat surface of materials with a modified surface layer in tension. The dynamic boundary value problem of mechanics is solved numerically by the finite difference method for plane strain. The curvilinear surface layer substrate interface is specified explicitly in the calculations. The mechanical response of the steel substrate and surface layer is described by elastoplastic models with isotropic hardening and elastic-brittle fracture models, respectively. The surface roughness shape and amplitude are found to depend on the thickness of both elastic and high-strength plastic layers with sinusoidal geometry of the hardened layer-substrate interface.

Рассматриваются причины и условия формирования западин, приводится их гидрологическая типизация. Моделируется многолетняя изменчивость гидрологического режима. свойственная западинному рельефу. Показано, что водный режим западин определяется всей совокупностью факторов формирования стока. делаются выводы об особой роли воронкообразных западин в питании грунтовых вод.

The paper presents a molecular dynamics study to investigate the behavior of materials under loading by friction stir welding (FSW). The loading is simulated by assigning constant angular and forward velocities to a certain group of atoms, being a FSW tool. The joined materials are two defect-free Cu crystallites, Cu and Fe crystallites, and two crystallites of the same solid solution structured as D16 (2024) alloy. It is found that as the tool passes along the weld line, the crystal structure of the materials is rearranged with subsequent mixing of their surface atoms. Under certain loading conditions, the crystal lattice after passage of the tool recovers its regular order. Also analyzed is the influence of vibrations additionally applied to the FSW tool. The simulation results provide a better understanding of the processes involved in mechanically activated diffusion.

Рассмотрен принцип действия датчиков и индикаторов с использованием эффекта памяти формы в металлах. связанный с твердотельными фазовыми переходами, которые контролируются температурой и механическим напряжением. Представлено писание некоторых видов датчиков на основе этого эффекта и приведены примеры их использования в системах регулирования технологических процессов и для систем мониторинга окружающей среды.

Рассмотрены методологические и инструментальные основы создания прототипа информационно-измерительной системы (ИИС) для мониторинга и прогноза опасных метеорологических явлений на территории площадью до нескольких сотен квадратных километров. Инструментальная часть системы включает территориально-разнесенную сеть ультразвуковых автоматических метеостанций АМК-03, предающих измеряемые значения метеовеличин на сервер сбора информации с высокой частотой обновления данных. Для прогнозирования метеорологических процессов используются мезомасштабная модель WRF и разработанный метод локального краткосрочного прогноза, основанный на применении алгоритмов калмановской фильтрации измеряемых АМК-03 значений метеовеличин. Приведены описание созданной ИИС и первые полученные результаты.

Adhesive contact with exponential adhesive interaction is simulated with the use of the method of dimensionality reduction. The developed procedure is illustrated with an example of adhesion of a cylindrical punch and an elastic half space. However, it is general and can be used for any form of interaction potential and any form of indenter.

The paper is a theoretical study into the influence of the content and distribution of soft-phase inclusion agglomerates in the matrix of a ceramic composite specimen on its strength and deformation properties. The movable cellular automata method was used to simulate uniaxial compression of two-dimensional composite material specimens with an aspect ratio of 1:1. It is found that the strength and deformation properties of the generated composites decrease nonlinearly with the growing volume fraction of inclusions. The average size of inclusion agglomerates at the same volume fraction of the soft-phase particles slightly affects the strength and deformation properties of the simulated specimens. The obtained theoretical results can be used to develop new ceramic materials, such as composite ceramics with dimensions preserved at varying temperature.

Исследовано влияние кристаллографической ориентации монокристаллического полого цилиндра на особенности зарождения и развития в нем пластической деформации в условиях высокоскоростного осесимметричного нагружения. Преимуществом предлагаемой схемы нагружения является одновременная реализация всех вариантов нагружения в рамках выбранной кристаллографической плоскости основания цилиндра, а также достижения различных степеней деформации вдоль сечения образца. С использованием молекулярно-динамического моделирования показано различие в деформационных свойствах нагружаемого образца в зависимости от выбранной кристаллографической ориентации плоскости основания. Результаты исследования могут быть использованы для понимания основных механизмов пластического деформирования кристаллических тел.

The paper studies the effect of the amount and distribution pattern of nanoinclusions in a high-strength mesocomposite matrix on its plastic deformation under dynamic loading. The study is performed on mesocomposite specimens shaped as hollow thick-walled cylinders subjected to combined shear/compression loading with an explosive. It is found that homogeneous strain decreases with the growing volume fraction of nanoinclusions. The mechanical texture formed by the distribution of nanoinclusions in mesocomposite bars is shown to influence the deformation and cracking mechanisms. Additionally, the influence of structure is studied by computer simulation. The simulation has revealed that plastic deformation is rotational in the mesocomposite with chaotic structural distribution.

The paper studies the localization of plastic deformation and fracture in a material with a porous coating. A dynamic boundary value problem in the plane strain formulation is solved. The numerical simulation is performed by the finite difference method. The composite structure corresponds to the experimentally observed one and is specified explicitly in the calculation. A generation procedure of the initial finite-difference grid is developed to describe the coating structure with adjustable porosity and geometry of the substrate-coating interface. Constitutive equations for the steel substrate include an elastic-plastic model of an isotropically hardening material. The ceramic coating is described by a brittle fracture model on the basis of the Huber criterion which accounts for crack nucleation in triaxial tension zones. It is shown that the specific character of deformation and fracture of the studied composite results from the presence of local tensile regions in the vicinity of pores and along the coating-substrate interface, in both tension and compression of the coated material. The interrelation between inhomogeneous plastic flow in the steel substrate and crack propagation in the coating is studied.

Plastic flow localization in commercially pure titanium (VT1-0 according to the Russian classification) with the surface modified by low-energy high current electron beams has been numerically studied. The structure and mechanical properties of the modified surface layer and titanium substrate correspond to the experimentally observed ones and are taken into account explicitly as initial data of a dynamic boundary value problem. The tension of titanium structures with a modified surface layer is simulated by the finite difference method in a plane strain formulation. The dependence of the plastic strain localization parameters on the mechanical properties of structural elements in the titanium substrate has been determined.Численно исследованы процессы локализации пластического течения в технически чистом титане ВТ1-0, поверхностно модифицированном низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками. Структура и механические свойства модифицированного поверхностного слоя и титановой подложки соответствуют экспериментально наблюдаемым и учитываются в расчетах явно в качестве начальных данных краевой динамической задачи. Растяжение структур титана с модифицированным поверхностным слоем моделируется методом конечных разностей в постановке плоской деформации. Установлена зависимость характеристик локализации пластической деформации от механических свойств элементов структуры титановой подложки.

A multilevel approach is used to numerically investigate physical and mechanical properties of titanium-based bcc alloys and their behavior under conditions identical to selective laser sintering. Elastic properties of beta-Ti-Nb alloy are calculated within the first principles approach. An algorithm is proposed and tested to optimize the calculations and reduce their number by more than 5 times. A molecular dynamics method is employed to study structural changes of titanium and niobium powder particles during sintering and to calculate adhesion characteristics of nanoparticles of the produced alloy depending on the external action. The simulation results are in good agreement with the known experimental data and can be used as input data both for numerical models of a higher spatial scale and for the optimization of production parameters of titanium alloys by additive technologies.В работе с использованием многоуровневого подхода проведено численное исследование физико-механических свойств ОЦК-сплавов на основе титана и изучено их поведение в условиях идентичных селективному лазерному спеканию. В рамках первопринципного подхода вычислены упругие свойства бета-сплава Ti-Nb. Предложен и апробирован алгоритм оптимизации расчетов, позволивший сократить объем вычислений более чем в 5 раз. С использованием метода молекулярной динамики исследовано изменение структуры частиц порошка титана и ниобия в процессе плавления и рассчитаны адгезионные характеристики наночастиц образовавшегося сплава в зависимости от условий внешнего воздействия. Результаты моделирования хорошо коррелируют с известными экспериментальными данными и могут быть использованы в качестве входных данных для численных моделей большего пространственного масштаба, а также для оптимизации параметров процесса получения титановых сплавов с использованием аддитивных технологий.

The effect of the nonequilibrium structure of 2D aluminum hydroxide-based objects on the macroscopic response (adsorption properties) is studied in the physical mesomechanics framework. Molecular dynamics simulation is performed to examine the nature of selective adsorption of the considered low-dimensional structures. The role of defects and structural elements, such as polar functional groups, is analyzed. Model ions and endotoxin are used to illustrate the selective character of adsorption. Prospects for biomedical applications of the obtained results are discussed.

В сборнике представлены доклады и тезисы докладов Международной научно-практической конференции "Нефтегазопереработка - 2013", проводимой в рамках XXI Международной специализированной выставки "Газ. Нефть. Технологии - 2013" и посвященной 95-летию со дня рожения известного нефтепереработчика Дмитрия Федоровича Варфоломеева, внесшего значительный вклад в развитие нефтеперерабатывающих предприятий Башкортостана: Уфимского ордена Ленина НПЗ (ныне ОАО "Уфимский НПЗ"), Уфимского НПЗ им XXII съезда КПСС (ныне ОАО "Уфанефтехим") и Башкирского научно-исследовательского института по переработке нефти - БашНИИ НА (ныне ГУП "Институт нефтехимпереработки РБ"). Представленные в сборнике материалы отражают результаты исследований и промышленной апробации разработок научно-исследовательских и академических институтов, НПО, ВУЗов, предприятий нефте- и газоперерабатывающей промышленности России и стран ближнего зарубежья в области различных аспектов нефте- и газопереработки: технологий, оборудования, качества продукции, катализаторов, промышленной экологии, математического моделирования и расчета технологических процессов, исследования нефтей и нефтепродуктов, промышленной безопасности, проектирования, автоматизации процессов и т. д.

Впервые описаны практические методы расчета экстракторов для систем твердая фаза - жидкость. Рассматриваются современные экстракционные аппараты, особенности гидродинамики, массо- и теплообмена. Особое внимание уделяется вопросам выбора и эффективности использования экстракционного оборудования. Предназначена инженерно-техническим и научным работникам химической, химико-фармацевтической, гидрометаллургической и других отраслей промышленности. Полезна преподавателям, аспирантам и студентам вузов.

В монографии изложена краткая история развития понятий и представлений о реакционной способности твердых веществ, кратко рассмотрены работы по кинетике химических реакций в твердой фазе, их термодинамическим и структурно-морфологическим особенностям. Рассмотрены следующие вопросы: понятия о реакционной способности твердых веществ; локализация и автолокализация процессов в твердых телах; реакции в смесях твердых веществ; реакции в твердой фазе, происходящие в экстремальных условиях; методы исследования реакционной способности твердых веществ; проблемы использования в технике; перспективы развития учения о реакционной способности твердых веществ.

Монография посвящена изучению химических взаимодействий в пленочных структурах и их связи с фазовыми превращениями как в объеме структур, так и на интерфейсах слоев. В работе представлены особенности твердофазных реакций в пленочных слоистых материалах в сравнении с объемными, определены температуры инициирования реакций, установлены правила синтеза новых фаз и последовательности фазовых превращений, показаны физические свойства синтезированных фаз, изучены особенности реакций для пленок, находящихся в равновесном или неравновесном исходном состоянии. Книга рассчитана на специалистов в области физики конденсированного состояния, физической химии и материаловедения, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

В монографии обсуждены проблемы формирования различных уровней структурирования керамических материалов на основе фаз кислородно-октаэдрического типа (от нано- до микроуровня) и влияние элементов архитектуры керамических каркасов на электрофизические параметры пьезоэлектрических материалов, создаваемых на их основе. Рассмотрены проблемы синтеза пьезофаз методом твердофазных реакций, обсуждены преимущества и недостатки формирования фаз со структурой типа перовскита при низких температурах. Проанализированы известные технологии спекания керамики и способы, позволяющие варьировать микроструктур изделий. Предназначена для химиков, физиков и технологов, занимающихся изготовлением пьезопреобразователей различных типов на основе керамики, сформированной из пьезофаз кислородно-октаэдрического типа, а также будет полезна научным сотрудникам, аспирантам и студентам, специализирующимся в области материаловедения, химии и физики твердого тела и неорганической химии.

Автор книги - известный ученый из Великобритании А. Вест - определяет химию твердого тела как науку о синтезе, структуре, свойствах и применениях твердых материалов. По содержанию и форме изложения книга может служить введением в предмет для всех, предполагающих специализироваться в данной области или желающих получить о ней общее представление, что особенно важно в настоящее время, когда происходит оформление химии твердого тела в самостоятельный раздел химической науки и возникает потребность подготовки кадров по этой специальности. В часть 1 вошли гл. 1-12 английского издания, где излагаются теоретические основы химии твердого тела. Для студентов и препадавателей химических и химико-технологических вузов, а также для исследователей и инженеров различных отраслей, имеющих дело с химическими превращениями в твердом состоянии.

В книге изложены основные вопросы криохимической технологии широкого круга химических веществ и материалов, включая чистые и сверхчистые продукты органического и неорганического синтеза и твердофазные композиции со специальными свойствами (ферриты, твердые электролиты, катализаторы, пьезокерамика). Большое внимание уделено процессам криокристаллизации, криоэкстрагирования, криоизмельчения и криозакалки, а также комбинированному воздействию низких температур с другими физическими воздействиями.

Исследуются процессы диффузионного массопереноса в бинарных и многокомпонентных системах. Большое внимание уделяется изучению кинетики диффузии в процессах спекания металлических порошков, диффузионной металлизации внутреннего окисления, импульсного облучения электронами и т. д. Сборник может быть полезен специалистам, занимающимся вопросами металлизации и металловедения, а также студентам и аспирантам.

Монография посвящена описанию фундаментальных явлений в наноструктурных материалах. Дано систематическое изложение современного состояния исследований формирования наноразмерных интерметаллидных фаз в объеме и в поверхностных слоях металлов. Представлены результаты комплексных исследований, выполненных авторами, приведен обзор результатов, опубликованных другими исследователями. Обобщены экспериментальные результаты по влиянию нанокристаллического состояния на микроструктуру и физико-механические свойства металлов, сплавов и твердофазных соединений. рассмотрены методы и возможности ионно-плазменного воздействия на металлы. Показано, что вследствие изменения структуры и химического состава поверхностных слоев имеет место изменение физико-механических свойства материалов. Рассмотрены фундаментальные аспекты использования интерметаллидов в качестве упрочняющих фаз в имплантированных слоях и нанесенных покрытиях. Книга предназначена для специалистов в области физики конденсированного состояния и физики взаимодействия потоков ускоренных заряженных частиц и плазмы с твердым телом, научных работников, занимающихся вопросами физики, химии и механики наноструктурных материалов, а также для аспирантов и студентов, специализирующихся в области поверхностного упрочнения.

В статьях сборника изложены представления геологов ВНИГРИ по кардинальным проблемам геологического строения и нефтегазоносности Западной Сибири: положению Западно-Сибирской плиты среди других крупных нефтегазоносных структур, особенно строения осадочного чехла, тектоническим, литологическим, гидрологическим и геохимическим закономерностям размещения в ее пределах залежей нефти и газа. Ряд статей сборника посвящен различным аспектам строения нефтегазоносных комплексов, распределению в них коллекторов и покрышек, вопросам миграции углеводородов. Сборник рассчитан на щирокий круг геологов, геофизиков и геохимиков, занимающихся изучением Западной Сибири.

Работа представляет собой первый опыт комплексной научной постановки и исследования светящихся образований в атмосфере и ближнем космосе. Рассматривается широкая феноменология световых эффектов и производится увязка их проявления с особенностями геолого-геофизической среды. Освещены вопросы геолого-геофизического контроля генерации свечений, особенно в энергоактивных зонах и заданы методические разработки по исследованию состояния геофизических полей в местах повышенной встречаемости светящихся образований. С учетом возможностей глубинной электрогенерации строятся общие объясняющие модели по плазмообразованию. Детально рассмотрено плазмообразование в ВЧ- и СВЧ-разрядах во влажном воздухе при наличии различных аэрозолей. Указаны возможные механизмы плазмообразования в природных средах.Книга рассчитана на геологов, геофизиков, физиков, метеорологов и тех, кто занимается проблемами быстропротекающих природных процессов. Возможно, она заинтересует и тех, кто знакомится с научным подходом к изучению необычных явлений.