Том 6, № 1 (2019)

В статье раскрыты теоретические и практические аспекты анализа трения во вращательных парах. На примере трения цапфы в подшипнике рассмотрены концептуальные основы исследования трения. В рамках практического эксперимента рассчитывался КПД карданной передачи через работу, затрачиваемую на сопротивление сил трения в кинематических парах карданных шарниров. Математическими зависимостями определена элементарная работа сил трения в кинематических парах одинарного карданного шарнира, коэффициент полезного действия шарнирного механизма и поступательной кинематической пары в шлицевом соединении карданной передачи.

Задача. В данной статье предложена разработка нового варианта методики электронной спекл-интерферометрии и расчетно-экспериментального анализа напряженно-деформированного состояния (далее - НДС) перспективных натурных авиаконструкций летательного аппарата при сложном НДС и новых материалах. Выводы. Важной особенностью спекл-интерферометрии является использование электронной фотографии, которая имеет особо тонкую структуру отображения света, отражаемого объектом при освещении лазером. Именно благодаря использованию электронной спекл-интерферометрии появилась возможность создать качественно новую систему, позволяющую измерять напряжения в различных конструкциях и упругих телах, причем такая система объединила методы и идеи голографической интерферометрии. Помимо исследований напряжений данная система дает возможность получать информацию о величине нагрузок, местах их приложения, о связи механических характеристик тонких пленок с напряжениями, о внутренних расслоениях и микротрещинах, локальных и распределенных элементах неоднородной структуры тел, о деформационных предпосылках возникновения отслоений и т.д. Практическая значимость. Использование электронной спекл-интерферометрии является важным и перспективным методом исследования авиаконструкций с выявлением зон концентрации напряжений и определения физико-механических характеристик различных материалов.

Методами теории функционала плотности проведено моделирование свойств аморфных металлов (алюминия и титана) и их контакта. Показано, что металлы могут обладать в аморфном состоянии примерно такой же энергией когезии, что и в кристаллическом виде. Рассчитаны и сопоставлены плотности электронных состояний аморфных и кристаллических металлов. Проведено сравнение энергии адгезии для контактов «кристалл - кристалл», «кристалл - аморфная система» и «аморфная система - аморфная система».

В статье приведен анализ основных направлений ресурсо- и энергосбережения в нефтехимическом комплексе России. На основе статистических данных представлены тренды в данной области исследования, позволяющие определить положительные и отрицательные факторы реализации программ ресурсосбережения в нефтехимии. На основе кластерного анализа по субъектам Приволжского федерального округа выявлены группы регионов по показателям энергоемкости валового регионального продукта и электровооруженности труда. Результаты полученного анализа могут быть использованы при разработке региональных программ ресурсосбережения в нефтехимическом комплексе.

Задача. Статья посвящена экспериментальной проверке возможности влияния малых изменений в структуре носителей наночастиц на их функциональные характеристики, в частности, на вычисленные размеры активных фракций нанокатализаторов низкотемпературного окисления СО. Колебательный характер реакции, наблюдаемый в некоторых случаях при окислении СО и водорода в присутствии наночастиц платиновых металлов, позволяет предполагать наличие диссипативных структур. Как известно, обладающие высокой сложностью (по Нейману) системы, в частности, автокаталитические гиперциклы, способны к самоорганизации. Еще одним признаком наличия подобных систем может быть критическое влияние на их характеристики малых изменений в строении и/или составе. Возможность такого влияния проверена экспериментально: синтезированы серии палладийсодержащих нанокатализаторов на активированных углеродных волокнах, отличающихся между собой распределением частиц по размерам. Были использованы углеродные волокна, полученные из двух разных прекурсоров. Образцы из каждой серии были подвержены восстановительной обработке водородом при дозированным соотношении. Вычислены граничные размеры активных фракций, а также активность в реакции низкотемпературного окисления СО, при различной глубине восстановления. Поскольку для химически достаточно инертных углеродных волокон изменение природы прекурсора на конечные наносистемы можно считать незначительным фактором воздействия, значительный эффект такого воздействия можно рассматривать как подтверждение гипотезы о возникновении самоорганизующихся систем. Методы. Расчеты произведены с помощью пакета MS Office Professional 2013. Серия палладийсодержащих нанокатализаторов была приготовлена на активированных углеродных волокнах «Бусофит Карбопон-Актив» с активной поверхностью 1300 м2/г и «Мтилон-М» с активной поверхностью 2700 м2/г; размеры наночастиц варьировались путем подбора режимов сушки послепропитки ионами Pd2+. Начальную скорость реакции определяли газохроматографически по уменьшению концентрации СО.Результаты. Вычисление граничных размеров активных фракций полученных наносистем с помощью Модели покраски шаров показало, что природа носителя оказывает существенное влияние на эти размеры. У наносистем на Карбопоне в сравнении с наносистемами на Мтилоне-М наблюдается не только смещение активности в сторону частиц с меньшим диаметром, но и значительное сужение интервала размеров, в пределах которого наночастицы сохраняют активность. Восстановление приводит к непрерывному сужению этого интервала, и потому суммарная активность становится ниже с повышением содержания восстановленной фазы. Нанесенные на Мтилон-М катализаторы характеризуются широким распределением по размерам, при этом активность проявляют необычайно крупные частицы.Несмотря на несущественные различия в структуре носителя характеристики наносистем разнятся значительно. Это говорит о том, что более вероятными представляются процессы с образованием автокаталитических гиперциклов, в противном случае можно было бы ожидать, что активными будут являться частицы одного и того же размера независимо от природы носителя.Выводы. Тонкие изменения структуры матрицы-носителя приводят к существенным отличиям в характеристиках нанокатализаторов - границы активных фракций взаимно смещены, а интервал граничных размеров может быть как достаточно широким, так и предельно узким. Это согласуется с гипотезой об образовании автокаталитических гиперциклов, уровень сложности которых позволяет говорить о самоорганизации.Практическое значение. Высокая токсичность, отсутствие цвета и запаха, низкая адсорбция и химическая инертность СО делают его одним из наиболее опасных токсинов. Удаление СО на практике серьезно затруднено, и применение нанокатализаторов для систем жизнеобеспечения и дыхания является в этом аспекте практически безальтернативным. Надежный метод получения самоорганизующихся высокоэффективных наносистем, способных удалять СО при комнатных условиях, нашел бы применение для очистки атмосферы замкнутых жилых пространств - салонов автомобилей, космических кораблей, подводных лодок, в промышленных цехах, и др. Учитывая, что практически для всех других газообразных токсинов, за исключением СО, разработаны надежные системы удаления, восполнение этого пробела позволит создать универсальные фильтры для систем жизнеобеспечения.Социальные последствия. Работа в этом направлении может стать решением ряда социальных задач, включая безопасность здоровья во время нахождения в автомобильных пробках, особенно для групп риска.Оригинальность/ценность. Доказательство образования гиперциклов на высоком уровне сложности, способных к дальнейшей самоорганизации, и их тщательное изучение имеет большое теоретическое значение для понимания возможностей, которые открываются для неравновесных диссипативных систем - не исключено, что они могут быть сопоставлены с вопросами о происхождении жизни и эволюции гиперциклов в природе. Изучение влияния природы прекурсора углеродного волокна на поведение гиперциклов представляется достаточно неожиданным, но тем не менее остается плодотворным.

В статье рассмотрена возможность представления нечетких знаний в сложных системах средствами тензорной методологии. Тензорная методология рассматривается как метод общей теории систем, используемый для анализа сложных систем. Метод является результатом применения аппарата тензорной алгебры при решении задач общей теории систем. Для представления нечетких знаний в сложной системе используется аппарат нечеткой логики. На примере построения нечетких множеств на некоторой предметной области предложен способ получения тензора из элементов нечеткого множества и функции принадлежности. Полученные результаты иллюстрируются описанием мира нечетких объектов сложной системы, которое включает в себя представление объектов и отношений между ними. Отмечены преимущества использования тензорной методологии для представления нечетких знаний в сложных системах.

Предложен новый метод расчета оптико-геометрических и оптико-энергетических характеристик сформированного фокального пятна зеркально-концентрирующих систем от отдельных фацет с реальными точностными и юстировочными характеристиками и зон концентратора со сложной конфигурацией.