Физика. Астрономия

В книге дан обзор результатов исследований этих неустойчивостей в лабораторных экспериментах методами, развиваемыми в течение последних 40 лет в Российском федеральном ядерном центре - ВНИИЭФ и в последние годы - в учебно-исследовательской гидродинамической лаборатории в Саровском государственном физико-техническом институте (СарФТИ). Эти методы основаны на применении лабораторных импульсных источников энергии: сжатый газ, детонирующие газовые смеси; электрический взрыв в сочетании с тонкопленочными газовыми моделями в ударных трубах разных типов и студневыми моделями. Наряду со сведениями, опубликованными ранее в различных (порой труднодоступных) источниках, приведены оригинальные результаты.

Книга представляет собой воспоминания А.И. Герасимова - ученого-электрофизика и ускорительщика, кандидата физико-математических наук, лауреата Ленинской премии в области науки и техники, начальника лаборатории, ведущего научного сотрудника, изобретателя СССР, ветерана ВОВ, ветерана атомной энергетики и промышленности, почетного ветерана РФЯЦ-ВНИИЭФ, ветерана труда, орденоносца.

В работе рассматривается проблема определения поля перемещений в задаче Л.Галина с привлечением основных положений синтетической теории прочности. Показана возможность реализации линий сингулярностей поля деформаций в пластической области. Приведены результаты численного решения задачи о несимметричном растяжении пластины с круговым отверстием упругопластического материала, обладающего свойствами хрупкого разрушения

Проблема лазерной стабилизации поворотных изомеров в динамической смеси молекул проанализирована в рамках классической механики на примере молекулы дихлорэтана C2H4Cl2. Показано, что наряду с ориентацией молекулярных осей вдоль направления поляризации излучения, происходит лазер-индуцированное вращение групп CH2Cl вокруг оси связи C–C. В результате, в лазерном поле с интенсивностью, превышающей 1012 W/cm2, возникает новая устойчивая форма дихлорэтана, соответствующая конформационному углу 107o.

Проблема формализации упругой линии тонкой стальной полосы большой гибкости возникла в процессе исcледования упругих элементов с нелинейной характеристикой для применения в различного рода демпфирующих устройствах подвесок транспортных средств. Такие упругие стержни испытывают большие перемещения при работе материала в пределах упругости, в частности при осевом нагружении в закритической области, когда осевая нагрузка превышает эйлерову силу. Используемый для анализа метод эллиптических параметров показал не только высокую корреляцию с экспериментальными данными, но и предпочтительность в процессе формализации деформации упругой линии

Приведены результаты исследования форм осесимметричных тел c минимальным сопротивлением внедрению и максимальной глубиной проникания в пластические грунтовые среды. С использованием модифицированного метода локальных вариаций получены оптимальные формы тел вращения с заданными длиной и радиусом поперечного сечения, образующие которых представляются в виде отрезков прямых. Задача решается с использованием двучленной квадратичной модели локального взаимодействия, включающей инерционное и прочностное слагаемые, содержащие постоянное и кулоновское трение. Определены силы сопротивления и глубины внедрения конусов и полученных тел оптимальной формы при различных скоростях внедрения

С использованием трехмерной теории упругости исследуются статическая задача и задача о свободных колебаниях пластины с круговым отверстием из функциональноградиентного материала, в котором объемная доля компонентов непрерывно меняется по толщине пластины. Эффективные свойства функционально-градиентного материала определяются методом осреднения Мори — Танака. Задача решается с использованием энергетической формулировки метода Рэлея — Ритца. Исследуется влияние объемных долей компонентов материала и размера отверстия пластины на ее поведение при одномерном растяжении. Вычислены собственные частоты защемленных пластин с круговым отверстием. Проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными

Рассмотрены достоинства и недостатки манометров с упругим чувствительным элементом. Проведен факторный эксперимент для выявления зависимости метрологической надежности манометров различных производителей от уровня и продолжительности перегрузок по измеряемому давлению. Рассмотрены методы защиты манометров от перегрузок.

Издается с 1980 г. Публикуются оригинальные статьи и краткие сообщения по актуальным проблемам изучения Земли из космоса: исследование из космоса атмосферы, океана и климата решение космическими средствами задач геологии, географии и исследования биосферы методы и средства дистанционного зондирования и автоматизированной обработки информации использование и развитие космической системы исследования природных ресурсов Земли

Основан в 1963 г. Публикуются оригинальные статьи по широкому кругу фундаментальных научных проблем, связанных с развитием энергетики как технической основы цивилизации.Журнал является рецензируемым, включен в Перечень ВАК

Основан в 1936 г. специально для опубликования лучших научных материалов, доложенных на конференциях и симпозиумах, созываемых Президиумом и Отделением физических наук Академии наук. Публикуемые материалы охватывают широкий спектр различных направлений физики. Журнал является рецензируемым и включен в Перечень ВАК для опубликования работ соискателей ученых степеней.

Основан в 1966 г. Публикуются статьи по основным областям изучения динамики систем материальных точек и абсолютно твердого тела теории устойчивости движения и процессов управления движущимися объектами теории гироскопов и навигационных устройств механики деформируемых тел, теории упругости, пластичности и ползучести механики полимеров, грунтов и гетерогенных твердых сред фундаментальной теории механики и др. Включен в Перечень ВАК.

Публикуются теоретические, вычислительные и прикладные исследования в области аэромеханики, гидродинамики, динамики плазмы, грунтовой гидродинамики, биомеханики сплошных сред. Особое внимание уделяется новым направлениям исследования, таким как теория многофазных потоков и их применение, химически реактивные потоки, потоки жидкостей и газов в электромагнитных полях, новые гидродинамические методы увеличения нефтедобычи, новые подходы к описанию турбулентных потоков и т.д.Журнал является рецензируемым и включен в Перечень ВАК.

Исследуется возможность применения неразрушающего контроля прочности элементов конструкций из композиционного материала по тепловому эффекту накопления микродефектов при статическом нагружении с постоянной скоростью деформации. Показана возможность повышения информативности теплового контроля полимерных композиционных материалов путем идентификации модели теплового эффекта при их разрушении. На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложена методика идентификации параметров определяющего уравнения модели материала. Разработана методика обнаружения и идентификации внутренних напряжений при силовом нагружении изделий на основе анализа динамических температурных полей

В настоящее время широкое практическое применение находят неоксидные конструкционные керамические материалы. В то же время в литературе слабо освещены данные о закономерностях механических свойств, названных объектов при сложных термомеханических режимах воздействия. Отсутствуют экспериментальные данные о влиянии вида напряженного состояния на прочность этих объектов. Не исследованы закономерности механического поведения рассматриваемых материалов при нестационарных термомеханических режимах нагружения.

Рассмотрена специфика технологии основных процессов производства природного урана, его обогащения, изготовления тепловыделяющих элементов и сборок, радиохимической регенерации отработавшего ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами. Дана функциональная связь технологии и применяемого оборудования со строительными решениями. Приведены основные природные радиоактивные изотопы, требующие радиационного контроля при строительстве зданий и сооружений. Рассмотрены вопросы защиты окружающей среды от внешних техногенных воздействий, в том числе и от атомных станций.

В данной работе впервые выполнены комплексные экспериментальные исследования по влиянию вида напряженного состояния на формирование эффекта памяти формы (ЭПФ) в сплаве Cu-12%Al-4%Mn, которые позволили развить методы структурно-аналитической мезомеханики и предложить эффективную методику прогноза кинетики ЭПФ при произвольном напряженном состоянии.

Оптические системы с зеркалами полного внутреннего отражения (ПВО) привлекают внимание исследователей возможностью существенного уменьшения оптических потерь в оптических устройствах. Известны неоднократные попытки создания интерференционных многолучевых фильтров со слоистой структурой, содержащих зеркала ПВО, однако не удалось добиться ожидаемого уменьшения оптических потерь. В работах [6–8] объяснение этому найдено в существовании резонансной дифракции волн в слоистых системах с ПВО, что приводит к необходимости увеличивать поперечные размеры подобных слоистых систем: при обычных размерах волна, распространяясь в структуре под не равным нулю углом падения, быстро ухолит из оптической апертуры прибора в боковом к падающему излучению направлении. В настоящей работе исследуется кубический оптический резонатор с зеркалами ПВО, в котором вошедшая в резонатор волна также распространяется в связи с наклонным падением на грань кубика в поперечном направлении, но ее траектория «закольцована», что заставляет волну многократно возвращаться в область оптической апертуры и обеспечивать увеличение прозрачности оптического резонатора. В статье представлены предварительные результаты теоретического и экспериментального исследования разработанного оптического кубического резонатора бегущей волны. Кубик резонатора со стороной 10 мм изготовлен из стекла К8, качеству полировки граней соответствуют примерно одна-две интерференционных полос, погрешность выполнения углов между гранями порядка нескольких угловых секунд. Ввод излучения гелий-неонового лазера в резонатор и вывод осуществлены традиционным для ввода излучения в планарные волноводы методом – с помощью прижатых к поверхности грани кубика оптических призм, волна туннелирует сквозь воздушный зазор между поверхностями призмы и грани. Показано, что, в отличие от эталона Фабри–Перо значения угловой дисперсии интерференционного фильтра с оптическим резонатором в сагиттальной и меридиональной плоскостях существенно отличаются. В соответствии с расчетом отсутствие оптических потерь на зеркалах ПВО увеличивает количество эффективных полных замкнутых траекторий в резонаторе до 800…1000, что на порядок больше, чем в эталонах с металлическими зеркалами. Полученные результаты подтверждают, что использование полноотражающих граней кубика в качестве зеркал обеспечивает резонатору существенно меньшие оптические потери в сравнении с эталонами Фабри–Перо, имеющими металлические зеркала; выявлено наличие анизотропии угловой дисперсии фильтра. Рассматривается применение оптических резонаторов с гранями полного внутреннего отражения в качестве узкополосных оптических фильтров, пригодных для исследования спектров лазерных излучателей, а также при разработках мощных миниатюрных твердотельных лазеров с повышенной оптической прочностью выходного зеркала.

Рассматривается задача измерения контролируемых параметров высоковольтных изоляторов при переходе к обслуживанию электрооборудования по состоянию. Описываются устройства для измерения комплексного сопротивления электроизоляционных конструкций под рабочим напряжением более 1 кВ. Предлагается применение метода цифрового спектрального оценивания Прони для повышения быстродействия и точности средств измерений параметров комплексного сопротивления под высоким рабочим напряжением

Исследования на льду имеют существенные преимущества в связи с низкой точкой плавления и низким уровнем тепловых флуктуаций, маскирующих наблюдение в веществах с высокой температурой плавления. Предметом исследования в настоящей статье являются мерзлые дискретные структуры с диссоциирующими примесями в воде. Одна из задач исследования – определение энергии образования флуктуаций. Для этого создана теория эксперимента, в основе которого лежит исследование температурных зависимо- стей удельной теплоемкости с последующим выделением добавки к теплоемкости ∆С по причине предплавления. Энергия активации определялась из математической зависимости ln(∆CT2) = f(1/T). Установлено, что энергия образования флуктуаций ∆Е уменьшается при приближении концентрации примеси к эвтектической точке. По результатам экспериментального определения температурной зависимости добавки к теплоемкости найдена теплота, расходуемая на предплавление, и концентрация флуктуаций перед плавлением. Число молекул во флуктуации g определяется из ∆Е = lg, где λ – теплота плавления на одну молекулу. Численный анализ результатов (на примере NaOH) позволил установить долю молекул, участвующих во флуктуациях перед плавлением, которая оказалась близкой к ранее полученным результатам по разрыву водородных связей. Впервые обращено внимание на необходимость различения энергии активации в кооперативном процессе и энергии активации процесса разрыва связей определенными молекулами. Числовой расчет показал, что последняя величина близка к λ.

В книге обоснована необходимость интеграции медиаобразования с традиционными предметами естественнонаучного цикла (биология, география, физика, химия). Раскрыта дидактическая система интегрированного медиаобразования, показаны взаимосвязь и взаимозависимость целей общего образования с целями, содержанием, средствами, методами и организационными формами интегрированного медиаобразования. На основе обобщения педагогического опыта описаны методические приемы включения в учебно-воспитательный процесс сообщений масс-медиа как средства и объекта изучения на уроках естественнонаучного цикла.

В учебном издании, написанном специалистом из Венгрии, рассмотрены основные результаты и точные утверждения квантовой химии с выводами и доказательствами. Приведены примеры применения квантово-химических утверждений при анализе конкретных систем.

В рамках энергетически согласованного направления в теории оболочек рассматривается уточненная по отношению к классическим теориям типа Кирхгофа – Лява и Тимошенко – Рейсcнера теория расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) цилиндрических оболочек. Приведены двумерные уравнения и соответствующие краевые условия задачи, полученные на основании трехмерных уравнений теории упругости, принципа возможных перемещений и разложения искомых перемещений в полиномиальные ряды по нормальной координате. Для практических расчетов применяются полиномы достаточно низкой степени, позволяющие учесть поперечные деформации растяжения и сдвига, а также самоуравновешенные краевые напряженные состояния. При решении двумерных уравнений используется операционный метод. Исследуется влияние краевых условий и толщины цилиндрической оболочки на величины компонентов НДС в зонах искажения напряженного состояния. Дано сравнение с результатами расчета по классической и итерационной теориям оболочек.

Рассмотрено влияние нейтронного потока на напряженно-деформированное состояние упругого трехслойного стержня с жестким заполнителем. Для описания кинематики несимметричного по толщине пакета стержня приняты гипотезы ломаной нормали. Граничные условия – консольная заделка левого торца. Приведены уравнения равновесия стержня в перемещениях. Решение краевой задачи радиационной упругости получено в случае нейтронного потока постоянной интенсивности. Проведен численный анализ решений. Построены графики перемещений, деформаций и напряжений при различных уровнях интенсивности нейтронного потока.

Исследована возможность применения метода квазилинеаризации при решении обратных коэффициентных задач теории упругости на модельном примере идентификации неоднородных свойств упругого изотропного слоя (в классе квадратичных функций) по данным акустического зондирования. Проведен анализ численных результатов для различных законов изменения восстанавливаемой функции. Определены наиболее эффективные для процедуры идентификации значения частотного параметра.

Получены точные интегральные уравнения первого рода плоских контактных задач с учетом сил трения для трехслойного упругого основания, лежащего на жестком основании или упругом полупространстве. Предполагается, что слои жестко соединены между собой и с полупространством, подошва штампа имеет форму параболы или плоская, а в зоне контакта нормальные и касательные напряжения связаны законом Кулона. На штамп действуют нормальные и касательные усилия, при этом система штамп – трехслойное основание находится в условиях предельного равновесия, штамп в процессе деформации слоя не поворачивается. Ядра интегральных уравнений представлены в явном аналитическом виде и получены с помощью программ аналитических вычислений. Изучены основные свойства ядер интегральных уравнений, в том числе показано, что числитель и знаменатель символов ядер могут быть представлены в виде разложения по произведениям степеней модулей сдвига слоев и полупространства.

В статье показана возможность использования синтеза аналогового и поляризационно-оптического методов исследования термонапряженного состояния элементов конструкций современной техники.

Лазерно-ударно-волновая обработка (ЛУВО) материалов является эффективной технологией обработки материалов, при которой в приповерхностной области генерируются значительные сжимающие остаточные напряжения, которые способствуют повышению их прочностных и эксплуатационных характеристик. В статье анализируются возможности использования лазеров, работающих на более высоких частотах и меньших энергетических уровнях, чем лазеры, применяемые при традиционных технологиях ЛУВО. Приведено конечно-элементное моделирование возникновения сжимающих остаточных напряжений при разных степенях перекрытия лазерных пятен. Исследуются остаточные напряжения, микротвердость и шероховатость поверхностного слоя титанового сплава ВТ-6 при различных степенях перекрытия лазерных пятен. Полученные результаты сравниваются с известными экспериментальными данными. Показано, что они хорошо коррелируются между собой.

Были предложены и исследованы новые аллотропные формы углерода, определены их упругие свойства: твердость по Виккерсу и объемный модуль упругости. Найдены давления фазовых переходов из графита в новые фазы углерода.

С использованием метода дифференциального преобразования исследуется одномерная не подчиняющаяся закону Фурье теплопроводность в плите конечных размеров из функционально-градиентного материала, температура которой сначала однородна, а затем внезапно увеличивается на одной поверхности, в то время как другая поверхность остается теплоизолированной. Получено общее уравнение гиперболической теплопроводности. Задача решена аналитически с использованием преобразования Лапласа, результаты на конечном временном интервале получены численно с использованием обратного преобразования Лапласа. Проведено сравнение полученных результатов с точным решением и показано, что они хорошо согласуются.

Исследовано влияние различной конструктивной проницаемости (дополнительной перфорации) на аэродинамические характеристики, форму и устойчивость моделей квадратного парашюта с четырьмя стропами, изготовленными из ткани, коэффициент воздухопроницаемости которой равен нулю. Приведены расчетная форма купола парашюта и распределение усилий вдоль каркасных лент купола.

Дан краткий обзор развития в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН направления спектроскопии атмосферы с 1970 г. по настоящее время.

Методические указания предназначены для студентов 3, 4-го курсов направления 201000.62 «Биотехнические системы и технологии» очной формы обучения.

В методических указаниях приведены методы решения уравнения теплопроводности с использованием явной и неявной конечно-разностных схем. Методы решения проиллюстрированы на примере конкретной задачи.

Рассматривается осесимметричная задача о больших деформациях свинцовой сферической оболочки, заключенной в алюминиевый “скафандр”, под действием импульса перегрузки. Деформирование оболочки описывается с использованием уравнений механики упруговязкопластических сред в переменных Лагранжа, кинематические соотношения определяются в метрике текущего состояния. Уравнения состояния принимаются в форме уравнений теории течения с изотропным упрочнением. С использованием вариационно-разностного метода и явной схемы интегрирования по времени типа “крест” получено численное решение задачи. Исследуется влияние зависимости предела текучести от скорости деформаций на формоизменение оболочки при различной величине перегрузки. Показано, что полученные результаты расчетов остаточной формы и деформаций хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Предложена методика численного решения нелинейных нестационарных задач осесимметричного упругопластического деформирования оболочек вращения с учетом кручения при больших деформациях, основанная на геометрически нелинейной теории оболочек Тимошенко и теории пластичности с учетом комбинированного изотропного и кинематического упрочнения. Задача решается с использованием вариационно-разностного метода. Представлены результаты численного и экспериментального исследования процессов упругопластического деформирования цилиндрических оболочек при пропорциональном и последовательном кинематических нагружениях растяжением и кручением.

Развит метод идентификации материальных параметров определяющих соотношений упругопластического и вязкоупругого деформирования изотропных и композитных материалов, основанный на минимизации функционала невязки результатов численного и экспериментального анализа нестационарного деформирования элементов конструкций, изготовленных из исследуемых материалов. Проведено тестирование метода и показана перспективность его применения для определения материальных параметров вязкоупругих и упругопластических моделей нелинейного деформирования металлопластиковых цилиндрических оболочек при взрывном нагружении.

В работе представлено численное исследование процессов необратимого динамического деформирования и откольного разрушения при плоском соударении пластин. Поведение материалов пластин описывалось двумя моделями — повреждаемой упругопластической среды и дислокационной моделью. Расчеты проводились с помощью оригинального программного комплекса ТИС-ID, основанного на методах разделения по физическим процессам и конечного объема и использующего подвижные эйлеровы сетки.

В работе представлены результаты исследований по влиянию температуры и концентрации кислотных примесей диссоциирующих кислот (HNO3, H2SO4, H3PO4) на удельную электрическую проводимость σ мерзлой влагосодержащей дисперсной системы на основе порошка мелкозернистого кварца на частотах 0.1, 1 и 10 кГц. Исследования проводились с помощью измерителя иммитанса Е7-14, образец на основе кварца с примесью кислоты исследуемой концентрации помещался в измерительную ячейку − плоский конденсатор. Диапазон температур составлял 120–290 К, диапазон концентраций примесей кислот – от 10-6 до 10-2 М. Опираясь на факт определенности электропроводности мерзлой дисперсной системы электропроводностью льда и на дебаевские формулы частотной дисперсии удельной электрической проводимости, определены параметры частотной дисперсии модели Дебая: высокочастотная σ∞ и статическая σS электрические проводимости, а также время релаксации τσ. На основе сравнения с подобными характеристиками для дисперсной системы без примеси определен вклад примесей в эти параметры и в дальней- шем выдвинута модель поведения примеси во льду. Выявлено, что при замерзании дисперсной системы с примесью образуются состояния «ион––ионный дефект H3O+» и «ион––ориентационный дефект D+». Связанные состояния образуются из протонов в результате электростатических и диффузионных процессов протонно-донорной примеси диссоциирующей кислоты. При повышении температуры связанные пары ионов распадаются.

В настоящей методической разработке кратко описаны основная идеология и методология обработки результатов эксперимента. Разработка предназначена для студентов первого курса, выполняющих лабораторные работы по физике, но может быть полезной и для студентов старших курсов, магистрантов и аспирантов. Она составлена на основе большого опыта, накопленного при проведении лабораторных занятий по физике со студентами Волгоградских вузов и Калмыцкого госуниверситета. Разработка может рассматриваться как дополнительный материал при изучении теории ошибок.

В настоящей методической разработке кратко описаны идеология и методология обработки результатов экспериментов по методу наименьших квадратов. Пособие предназначено для студентов первого курса, выполняющих лабораторные работы по физике, но может быть полезным и для студентов старших курсов и аспирантов. Методические указания составлены на основе большого количества материала, однако изложение сознательно упрощено, поэтому оно должно рассматриваться как дополнительный материал при изучении теории ошибок.

Исследованы спектры низкотемпературной (77К) фотопроводимости кристаллов CdS в области края поглощения в зависимости от направления сканирования длины волны возбуждающего света. Предполагается, что гистерезисный характер спектральной зависимости фототока в CdS обусловлен оптической перезарядкой r-центра - глубокого компенсированного собственно-дефектного акцептора, ассоциированного с мелким донором // Актуальные проблемы современной физики и математики, Труды III межрегиональной научно-практической конференции, Элиста, Калмыцкий государственный университет, 21-25 ноября 2011 г. - Элиста : Издательство КалмГУ, 2012. - С. 76-78.

Курс лекций содержит сведения о современных способах и методах применения радиоактивных изотопов, подробное описание приборов и новых устройств обеспечения радиационной защиты с учетом современных условий эксплуатации технических систем в различных отраслях сельского хозяйства и промышленности.

Статья в популярной форме раскрывает основные понятия атомной физики, теории искусственного превращения элементов

Рассмотрена методика подготовки и проведения интерактивного занятия по экспериментальному изучению синусоидальной зонной пластинки. Предлагаемые учебные опыты найдут применение также в лекционных демонстрациях и лабораторных работах физического практикума.

В издании содержатся индивидуальные задания по дисциплине «Теория электрических цепей (ТЭЦ)».

Монография посвящена исследованию полосы преобразования терагерцовых смесителей на эффекте электронного разогрева в NbZr, NbN и в одиночном гетеропереходе AlGaAs/GaAs. Дан обзор современных приёмников миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн, а также обзор работ, посвященных исследованию явления электронного разогрева. Приведено описание HEB-смесителей на основе тонких пленок NbN, NbZr и на основе 2DEG гетероструктуры AlGaAs/GaAs. Рассматривается методический аспект проведенных экспериментов с описанием используемых экспериментальных установок. Представлены результаты исследований частотных характеристик HEB смесителей на основе плёнок NbN и микромостиков NbZr, нанесенных на подложки из сапфира.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики твердого тела и наноструктур физического факультета Воронежского государственного университета.

Рассмотрены вопросы преподавания основ голографии в курсе общей физики. Приведены принципы построения спецкурса «Голография и ее применение». Даны примеры выпускных квалификационных работ голографической тематики.

В статье представлена теория магнитного поля многослойного соленоида конечной длины с произвольным числом витков. Описана методика экспериментального и теоретического изучения распределения магнитного поля соленоида при проведении лабораторного практикума в курсе физики для студентов инженерно$технических специальностей. Приведены результаты измерений, а также результаты теоретического расчета индукции магнитного поля внутри соленоида по специально разработанной программе.