Разработка электродуговых плазмотронов (ЭДП) на плазмообразующих газах с алкановыми углеводородами (АУВ) как перспективной разновидности плазмотронов косвенного действия для ряда технологий (в том числе напыления покрытий, тестирования теплозащитных материалов и др.) требует учета скорости испарения материала катодов (как одного из каналов их абляционной деградации). Для этой процедуры в качестве первой стадии может быть использовано моделирование состава и свойств реагирующей системы типа C–H–O–N–Ar–Me термодинамическим методом при варьируемых входных параметрах – соотношении компонентов в плазмообразующей смеси, ее давлении и температуре. Авторы теоретически оценивали испарительную деградацию материалов в трех вариантах катода ЭДП с АУВ-содержащими плазмами («холодный» из меди и тугоплавкие «горячие» – термохимический из циркония и термоэмиссионный из вольфрама) в квазиравновесном и равновесном режимах смеси «плазмообразователь + материал поверхности катода» с учетом обобщенных данных по фазовым переходам в данных материалах. Расчет для условий с характерным для разрядной камеры ЭДП давлением показал, что изменение состава плазмы (от окислителя (смесь продуктов сгорания АУВ) до восстановителя из продуктов комбинации частичного окисления и пиролиза АУВ) дает явный эффект отличия интенсивности испарения катода EAI вблизи точки плавления вещества его поверхности в воздушно-алкановых средах по сравнению с вариантом ЭДП на более простых газах (техническом N2, воздухе), причем для двух вариантов катода (за исключением меди). Сопоставлен уровень эрозии (рассчитанный по испарительной составляющей) циркониевого катода в среде продуктов сгорания АУВ (из смеси «воздух + CH4») и этот же параметр, но в опытах с известными ЭДП со сходными катодами в других газах. На примере ранее изученного ЭДП со стержневым катодом из Zr с гетерогенной поверхностью показано, что термохимический расчет дает немонотонное изменение параметра EAI и концентраций Zr-содержащих паров при сдвиге фактора эквивалентности f плазмообразующей смеси. Такой эффект не согласуется с найденным в эксперименте составом катода, что указывает на вероятность неравновесного характера тепловых процессов и диффузии в приэлектродной плазме и в поверхностном слое (~1 мм) катода, по крайней мере, в режимах с силой постоянного тока в дуге ЭДП около 300 А. Полученные в расчете данные о поведении соединений ZrO2 и ZrC в системе C–H–O–N–Ar–Zr можно применять не только для оптимизации катодов плазмотронов, но и в разработке новых Zr-содержащих керамических теплозащитных систем, в том числе для прогноза темпа их разрушения в потоках продуктов сгорания (в том числе неполного) моторных, ракетных и иных топлив. Сходным образом результаты по поведению меди вблизи температуры ее испарения могут быть полезны для совершенствования процессов газотермического напыления покрытий из сплавов меди.
Наука и техника
2022. — Выпуск 3
Содержание:
Ранее автором получено аналитическое решение для определения вертикальных перемещений грани однородного изотропного четвертьпространства, на которую действует вертикальная сосредоточенная сила. Это выражение давало точное решение для определения вертикальных перемещений грани четвертьпространства из несжимаемого материала и приближенное – при коэффициенте Пуассона, отличном от 0,5. Позднее в опубликованной статье С. В. Босакова и П. Д. Скачека «Действие сосредоточенной силы на 1/8 однородного изотропного пространства» было показано, что, комбинируя решения для определения вертикальных перемещений четвертьпространства и полупространства от действия сосредоточенных сил, можно найти вертикальные перемещения для одной восьмой грани однородного изотропного пространства. Полученные выражения позволяют решать контактные задачи для неклассических областей в виде четвертьпространства и одной восьмой пространства. В настоящей статье автор приводит первое приближение для определения вертикальных перемещений грани четвертьпространства от действия вертикальной сосредоточенной силы, широко используя метод специальной аппроксимации, развитый в трудах В. М. Алек-сандрова и позволяющий успешно вычислять несобственные интегралы. Построенные графики показывают близкие результаты при определении перемещений с коэффициентом Пуассона, отличном от 0,5 и равном 0,5. Следует отметить, что указанный в статье С. В. Босакова и П. Д. Скачека подход может быть успешно использован при определении всех перемещений граней одной восьмой грани однородного изотропного пространства от действия сосредоточенных сил, касательных к грани четвертьпространства. Это даст возможность решать контактные задачи с учетом сил трения в контактной зоне балки или пластинки.
Ключевые слова
Изучен вопрос улучшения ровности сборного бетонного покрытия посредством изменения конструкции плит, из которых оно собирается. Неровности сборного покрытия, так называемый «клавишный» эффект, в основном возникают в местах сопряжения плит. Причина неровностей – вертикальные перемещения торцов плит друг относительно друга при проезде автомобиля. С целью исправления этой ситуации авторы предлагают устраивать на концах плит поперечные ребра прямоугольного сечения. Такие ребра будут создавать надежную опору на краях плиты, что уменьшит вертикальные перемещения ее торцов. Чтобы определить эффективность применения поперечных ребер, исследовали бетонную плиту размерами 3´6 м. Поперечное ребро в сечении имело форму прямоугольника со сторонами 20´10 см. Для сравнения результатов испытаний исследовали бетонную плиту таких же размеров, но без поперечных ребер. Деформации и напряжения плиты под нагрузкой определяли методом конечных элементов с использованием программного комплекса «Лира». Расчеты показали, что вертикальные перемещения торцов плит с ребрами в два раза, а напряжения – в 2,4 раза меньше, чем плит без ребер. Таким образом установлено, что использование бетонных плит с поперечными ребрами на торцах позволит уменьшить неровности сборного дорожного покрытия.
Ключевые слова
Представлен анализ вероятности и условий возникновения разжижения грунтов, залегающих в основании и окрестностях гидротехнических сооружений. Как правило, гидротехнические сооружения возводятся в долинах водотоков, структура грунтов в которых способствует возникновению процессов разжижения. Грунты эти мелкофракционные несвязные, состоящие обычно из мелко- и среднезернистых или пылеватых песков, супесей, перемежающихся слоями суглинков. Массивы под напорными гидротехническими сооружениями достаточно водонасыщенные. Разжижение грунтов происходит в результате разрушения структурных связей между частицами в водонасыщенных дисперсных грунтах под действием напряжений разного типа. Внешняя динамическая или статическая нагрузка, приложенная к водонасыщенному массиву, сложенному из слабых мелкодисперсных грунтов, может привести к полной или частичной потере грунтом несущей способности и переходу его в текучее состояние. Величина сопротивления грунта сдвигу определяется степенью его водонасыщенности; при влажности порядка 20 % угол естественного откоса песчаных грунтов существенно уменьшается. Восстановлению прочностных свойств грунтов препятствует поровое давление воды, процесс уплотнения (консолидации) массива грунта происходит после отжатия воды из пор, время протекания которого зависит от фильтрационных свойств массива. Разжижение грунтов приводит к нарушению нормального функционирования гидротехнического сооружения, созданию аварийных ситуаций. В статье представлены примеры возникновения аварий на гидротехнических сооружениях России, вызванных явлениями разжижения. Отмечено, что основные направления защиты конструкций гидротехнических сооружений от опасного разжижения – предотвращение возможности возникновения разжижения и уменьшение его вредных последствий. В этой связи рассмотрено несколько способов – уплотнение и упрочение грунтов в основании сооружений; устройство фильтрующей пригрузки с использованием геотекстиля и георешеток; создание эффективной дренажной (водоотводящей) системы.
Ключевые слова
Рассмотрена прямоугольная ортотропная изолированная плита на упругом основании, моделируемом упругим однородным изотропным слоем, жестко соединенным с недеформируемым основанием. Выполнены упругий и нелинейный расчеты этой плиты с учетом ее собственного веса под действием внешней статической нагрузки. В нелинейном расчете учитывалось изменение жесткости плиты в момент трещинообразования и дальнейшего активного раскрытия трещин. Расчет гибкой ортотропной плиты на упругом основании в нелинейной постановке выполняли итерационным путем методом Б. Н. Жемочкина. Для определения коэффициентов канонических уравнений и свободных членов использовали смешанный метод строительной механики. На первой итерации плиту рассчитывали как линейно-упругую, ортотропную и однородную, на последующих – как линейно-упругую, ортотропную и неоднородную на каждом участке Жемочкина. В основной системе смешанного метода прогибы плиты с защемленной нормалью от действия сосредоточенной силы определяли методом Ритца при представлении прогибов в виде степенного полинома в новом выражении, которое автором предложено впервые в проведенных исследованиях. Это выражение удовлетворяет не только граничным условиям защемленной плиты по перемещениям, но и бигармоническому уравнению. В нелинейных расчетах при нахождении переменной (секущей) жесткости для участка Жемочкина на каждой итерации использовали зависимость «жесткость – кривизна» для каждого из направлений Х и Y, аппроксимированную нелинейной функцией, характер зависимости которой графически свидетельствует о нелинейно-упругой работе ортотропной плиты и ее деформировании с учетом трещинообразования и раскрытия трещин. Алгоритм предлагаемого решения реализован с помощью компьютерной программы Wolfram Mathematica 11.3.
Ключевые слова
Существующее в физической литературе описание плоской бегущей электромагнитной волны одинаковыми решениями волновых уравнений для напряженностей электрического и магнитного полей является физически некорректным, поскольку такие решения противоречат физическому смыслу уравнений Максвелла и нарушают закон сохранения энергии. В статье дано физически корректное описание электромагнитных волн в рамках теории Максвелла. Предложены новые решения волновых уравнений Максвелла для бегущей электромагнитной волны, в которых напряженности ее электрической и магнитной компонент изменяются во времени со сдвигами на четверть периода и на четверть длины волны по координате. Решения описывают бегущую электромагнитную волну, в которой последовательно происходит преобразование энергии электрической компоненты в энергию магнитной компоненты и обратно; плотность полной энергии волны без потерь остается постоянной в пространстве в любой момент времени; взаимная ориентация векторов напряженностей электрического, магнитного полей и фазовой скорости изменяется с левовинтовой тройки на правовинтовую тройку через каждую четверть длины волны; плотность потока энергии бегущей волны описывается вектором Умова. Показано, что для образования стоячей электромагнитной волны не требуется потеря полуволны одной из компонент отраженной на границе раздела сред волны. В стоячей волне плотность полной энергии остается постоянной по времени, но является функцией координат: в пространстве есть точки, в которых плотность полной энергии волны в любой момент времени равна нулю, – это узлы, и есть точки, в которых она имеет максимальное значение, – это пучности. Из-за неоднородности распределения плотности полной энергии волны в пространстве стоячая электромагнитная волна не может рассматриваться как гармонический осциллятор, а бегущая электромагнитная волна без потерь – может.
Ключевые слова
Для представления локальных полей перемещений в задаче об установившемся росте трещины, которую содержит пластина из несжимаемого материала, используется формула интенсивности деформации в виде многочлена второй степени. Рассматривается случай плоской деформации для упругопластического материала. Решение получено методом асимптотических разложений. Численный анализ проводился для первого члена разложения. Целью исследований являлся процесс получения аналитических решений прикладных задач теории пластичности: нахождение компонентов тензоров напряжений и деформаций. В статье представлен вариант метода асимптотических разложений и его применения для задачи о распределении напряженно-деформированного состояния в упругопластическом образце с трещиной. Метод асимптотических разложений имеет некоторые преимущества по сравнению с численным подходом при изучении напряженно-деформированного состояния в окрестности трещины. Он позволяет установить точные количественные соотношения между радиальным компонентом, углом и компонентами тензора напряжений и деформаций. Еще одно достоинство такого метода заключается в возможности составления механических характеристик объекта на стадии его проектирования. Разработана система дифференциальных уравнений, содержащая V0 и ее производные до третьего порядка. Приведен пример распределения напряжений в окрестности вершины трещины в стальном образце, полученного в компьютерной системе численным методом. Построена диаг-рамма деформирования для стали 40. Результаты исследования могут использоваться при построении полей напряжений и деформаций в окрестности трещины, а также для прогнозирования дальнейшего направления развития трещины.
Ключевые слова
Многие важные вопросы теории упругости приводят к вариационной задаче, связанной с бигармоническим уравнением, и к соответствующим краевым задачам для такого уравнения. В статье рассматривается основная краевая задача для бигармонического уравнения в единичном круге. К этой задаче приводит, например, исследование прогибов пластины в случае кинематических граничных условий, когда перемещения и их производные зависят от круговой координаты. Точное решение рассматриваемой краевой задачи известно. Искомая бигармоническая функция может быть представлена в единичном круге в явном виде посредством интеграла Пуассона. Приближенное решение данной задачи находится иногда с помощью разностных схем. Для этого на круг набрасывается сетка с ячейками малого диаметра и в каждом узле сетки все частные производные задачи заменяются их конечно-разностными отношениями. В результате возникает система линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных приближенных значений бигармонической функции, из которой они однозначно находятся. Недостатком такого метода является то, что указанная выше система не всегда просто решается. Кроме того, мы получаем решение не в любой точке круга, а только в узлах сетки. Для реальных вычислений и численного анализа решений прикладных задач авторами на основе известного точного решения краевой задачи сконструировано его единое аналитическое приближенное представление с помощью логарифмов. Приближенная формула имеет простой вид и легко реализуется численно. Равномерные оценки погрешности позволяют проводить вычисления с заданной точностью. Все коэффициенты квадратурной формулы для интеграла Пуассона неотрицательны, что значительно упрощает исследование приближенного решения. Проведен анализ квадратурной суммы на устойчивость. Рассмотрен пример решения краевой задачи.
Ключевые слова
Рассмотрен вопрос развития международной логистики в Беларуси в условиях мировой пандемии коронавирусной инфекции COVID-19. При аналитическом обзоре современной научной литературы по исследуемой проблеме отмечена целесообразность выделения логистики международных автомобильных перевозок грузов в качестве самостоятельного направления теоретических исследований и практической деятельности. Дальнейшее развитие логистики международных грузовых перевозок в Республике Беларусь требует проведения комплексного экономического анализа текущего состояния и динамики рынка международных автомобильных перевозок грузов, реализация которого является целью настоящей публикации. В статье представлены результаты анализа рынка международных и транзитных грузовых автомобильных перевозок. Отдельно охарактеризована динамика сегмента транзитной транспортировки товаров на этом рынке в условиях переориентации международных грузовых потоков. Отмечена взаимосвязь между объемными показателями международного автомобильного транзита грузов через территорию Беларуси с динамикой импорта товаров в Российскую Федерацию из стран Европейского союза. Впервые предложено использование методического инструментария системно-матричного диагностического анализа для исследования макроэкономического процесса развития логистики международных автомобильных перевозок грузов. Сформирован авторский набор исходных параметров для проведения анализа, представлены его результаты на основе данных формы государственной статистической отчетности за 2019–2020 гг. Предложено совместное использование инструментария системно-матричного диагностического анализа в сочетании с авторской методикой оценки эффективности транзитных (международных) автомобильных грузоперевозок при оценке конкурентоспособности хозяйствующих субъектов отрасли. Отмечены наиболее характерные тенденции развития рынка в краткосрочной перспективе с учетом усложнившейся рыночной конъюнктуры.
Ключевые слова
Создание и внедрение во все сферы жизнедеятельности общества инновационных товаров, новых продуктовых групп, услуг и технологий на фоне глобальной цифровизации экономики требуют повышения квалификации имеющихся кадров, а также появления новых специальностей и профессий. В этой связи возникает необходимость прогнозирования потребности в кадрах новых специальностей и специализаций, а также изучения возможностей повышения квалификации и переподготовки уже имеющихся специалистов. Проанализирован опыт Комплексного прогноза научно-технического прогресса (КП НТП) Республики Беларусь на 2021–2025 гг. и на период до 2040 г. в части обеспеченности кадрами для инновационного развития. При формировании КП НТП необходимый кадровый потенциал оценивался методом экспертного опроса. Прогнозирование потребности в кадрах в КП НТП имело ряд ограничений, которые представляется возможным частично устранить при разработке следующего КП НТП и других прогнозов потребности в кадрах для инновационной экономики. В статье рассмотрены возможные направления совершенствования прогнозирования обеспеченности экономики кадрами для инновационного развития. Обеспеченность экономики кадрами целесообразно оценивать с учетом исследования соотношения спроса и предложения на них в количественном и качественном аспектах. Предложены алгоритмы оценки: потребности национальной экономики в кадрах для инновационного развития; наличия кадров для инновационного развития и их компетенций в организациях реального сектора экономики; возможностей системы образования для подготовки кадров для инновационного развития. Совершенствование методологии прогнозирования обеспеченности кадрами позволит выявить наиболее перспективные направления подготовки кадров необходимых компетенций и квалификаций, способных заниматься разработкой и внедрением технологических инноваций для дальнейшего развития Республики Беларусь.
Ключевые слова
Интернет-маркетинг на промышленном рынке имеет ряд особенностей и отличается от такового на потребительском рынке. Для первого характерны специализированный и персонализированный подходы. Кроме того, он должен учитывать длительный цикл сделки и наличие большого числа лиц, принимающих решения. Маркетологи на промышленных предприятиях должны обладать рядом знаний о рынке и тенденциях в отрасли, владеть информацией об организации процессов закупок и работе каналов сбыта, уметь выстроить коммуникационный процесс с определенным типом покупателя. В статье представлены методы онлайн-продвижения промышленной продукции и исследование особенностей выбора инструментов интернет-маркетинга для промышленных предприятий. Основная цель – выделить экспертную составляющую для таких предприятий как главный инструмент коммуникации с покупателями. Для решения поставленной задачи рассмотрен инструментарий интернет-маркетинга промышленного предприятия и показана экспертная составляющая в его контент-стратегии, изучены подходы к систематизации инструментов интернет-маркетинга. В ходе проведения исследования использовали общенаучные методы: анализ, синтез, обобщение. Результатом проведенной работы стала модель продвижения товара в логике путешествия промышленного потребителя, строящаяся на связи карты путешествия потребителя с инструментами интернетмаркетинга.