Павельчук А. В. (ФГБОУ ВО "Амурский государственный университет"), Масловская А. Г. (ФГБОУ ВО "Амурский государственный университет")
doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-320
В статье представлены результаты разработки системы компьютерного моделирования, предназначенной для анализа характеристик процессов инжекции электронов при диагностике и модификации сегнетоэлектриков методами растровой электронной микроскопии. Дискретно-стохастическая модель электронных траекторий основана на физической модели однократных взаимодействий. Вычислительная схема реализации математической модели сконструирована с использованием концепции метода Монте-Карло. Предложено программное приложение, которое позволяет проводить оценку характеристик инжекционных эффектов электронных пучков в типичных сегнетоэлектриках. На основе данных вычислительных экспериментов представлены спецификация геометрических параметров области взаимодействия электронного пучка с мишенью и аналитическое выражение для распределения потерь энергии электронов. Установлены соотношения параметров модели, которые требуется учитывать для управления полевыми эффектами инжектированных зарядов в сегнетоэлектриках.
Павельчук А.В., Масловская А.Г. Численное стохастическое моделирование транспорта электронов в облученных сегнетоэлектрических материалах. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 3–20.
Романчук С. П. (СГТУ имени Гагарина Ю.А.), Корчагин С. А. (СГТУ имени Гагарина Ю.А.), Терин Д. В. (СГТУ имени Гагарина Ю.А.)
doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-2131
Рассмотрен подход решения задачи подбора состава нанокомпозитного материала с требуемыми характеристиками. В качестве объекта исследования выступает нанокомпозитный материал который состоит из однородной матрицы и включений в форме, приближенной к сфероидальной. Для решения поставленной задачи реализован программный комплекс, алгоритм подбора разработан на основе генетического алгоритма. Проведен анализ эффективности разработанного метода и зависимости скорости схождения метода от различных параметров.
Романчук С.П., Корчагин С.А., Терин Д.В. Моделирование характеристик нанокомпозитного материала со сферическими включениями применяя генетический алгоритм. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 21–31
Дубровин В. М. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Семёнов К. С. (МГТУ им.Н.Э.Баумана/РКК «Энергия»)
doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-3246
Цилиндрическая оболочка, длительное время находящаяся под действием значительных по величине нагрузок, может терять возможность выдерживать уровень этих нагрузок, так как снижается её несущая способность. Это связано с тем, что материал оболочки подвержен явлению ползучести. Как показывают исследования [1-3], ползучесть заметно проявляется даже при нормальной температуре и напряжениях, значительно меньших предела текучести материала оболочки. Экспериментальные и теоретические работы по устойчивости оболочек показывают [4-5], что основной причиной снижения критической нагрузки для реальных оболочек по сравнению с идеальными оболочками являются начальные несовершенства конструкции. Поэтому следует ожидать, что дополнительные прогибы, которые возникают в результате деформации ползучести, оказывают существенное влияние на несущую способность оболочки. В работе предложен метод расчета несущей способности цилиндрической оболочки, подкрепленной продольным (стрингеры) и поперечным (шпангоуты) силовым набором, находящейся под действием осевых и поперечных нагрузок, а также внутреннего избыточного давления. В качестве примера рассмотрена оболочка, материалом которой является алюминиево-магниевый сплав АМг6-М и АМг6-Н. Получены графики зависимости несущей способности от времени эксплуатации.
Дубровин В.М., Семенов К.С. Моделирование несущей способности подкрепленной силовым набором цилиндрической оболочки в условиях ползучести материала. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 32–46.
Темис Ю. М. (Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова), Худякова А. Д. (МГТУ им.Н.Э.Баумана/Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова)
doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-4769
Предложен алгоритм учета уравнения поверхности нагружения при интегрировании системы определяющих соотношений инвариантной неизотермической теории пластичности, основанный на возвращении изображающей точки на поверхность нагружения на каждом шаге расчета. Исследована эффективность работы алгоритма в комбинации с различными схемами линеаризации для ряда пропорциональных и непропорциональных термомеханических траекторий деформирования. Приведены результаты моделирования процессов испытаний трубчатых образцов из никелевого сплава IN738LC по пропорциональным (растяжение-сжатие, растяжение-сжатие совместно с кручением) и непропорциональным («круг» и «ромб» с противофазным относительно изменения осевых деформаций изменением температуры) циклическим термомеханическим траекториям деформирования в диапазоне изменения рабочих температур от 450 до 950 °С.
Темис Ю.М., Худякова А.Д. Численное моделирование процессов неизотермического упругопластического деформирования конструкционных материалов. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 47–69.
Димитриенко Ю. И. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Ли Ш. -. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)
doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-7095
Метод конечных элементов используется для моделирования неизотермического потока неньютоновских вязких жидкостей в сложных геометриях. Рассмотрена модель Carreau-Yasuda неньютоновской жидкости, в которой зависимость коэффициента вязкости от второго инварианта тензора скоростей деформации имеет степенной вид. Получена вариационная формулировка задачи движения неньютоновской жидкости для плоского случая. Для решения системы уравнений Навье-Стокса применяется итерационный алгоритм Ньютона-Рафсона, а для решения уравнения энергии использован итерационный алгоритм Пикара. Рассмотрена задача о движении полимерной массы в пресс-форме сложного переменного сечения при наличии неравномерного температурного поля. С помощью конечно-элементного моделирования проведен численный анализ влияния различных параметров на движение жидкости и теплопередачу полимерного материала при различных значениях внешнего давления. Показано, что характер движения неньютоновской жидкости существенно зависит от реологических свойств жидкости и характеристик геометрической формы, что необходимо учитывать при технологических процессах переработки пластмасс.
Димитриенко Ю.И., Шугуан Ли Конечно-элементное моделирование неизотермического стационарного течения неньютоновской жидкости в сложных областях. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 70–95.
Горский В. В. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Ковальский М. Г.
doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-96108
В настоящее время углеродные материалы широко используются в качестве абля-ционной тепловой защиты для теплонапряженных элементов конструкции изде-лий авиационной и ракетно-космической техники. В свою очередь, прогнозирование изменения с течением времени формы внешних поверхностей указанных элементов, обусловленных обгаром тепловой защиты, неотделимо от использования расчетно-теоретических методик, описывающих протекание различных физико-химических и механических процессов, сопутствующих протеканию рассматриваемого явления. При этом обязательным является апробация таких методик на результатах экспериментальных исследований, проведенных в струях аэродинамических установок.
К числу основных элементов абляции углеродных материалов относится их эрозия (механический унос массы), наблюдаемая обычно в высоконапорных газовых пото-ках. При этом в процессе экспериментальной отработки необходимо проводить исследования на крупномасштабных изделиях, что и обусловило широкое исполь-зование для моделирования процесса эрозии тепловой защиты недорасширенных струй продуктов сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).
К числу основных проблем, возникающих при решении задач указанного типа, от-носится расчет ламинарно-турбулентного теплообмена при градиентном обтека-нии расходящейся газовой струей затупления испытываемой модели. Решению данной проблемы и посвящена данная статья, в которой используется модифици-рованный вариант полуэмпирической модели кажущейся турбулентной вязкости, апробированный на результатах экспериментальных исследований. Показано, что применение этого метода позволяет существенно уточнить тепловые режимы модели по сравнению с применения метода эффективной длины, повсеместно ис-пользуемого на практике.
Горский В.В., Ковальский М.Г. Методика численного решения уравнений ламинарно-турбулентного пограничного слоя на осесимметричном затупленном теле в струе продуктов сгорания ЖРД. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 96–108.
Котенев В. П. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Пучков А. С. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Сапожников Д. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Тонких Е. Г. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)
doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-109121
Проведено обобщение предложенной ранее зависимости для определения давления в возмущенной области около сферы, обтекаемой сверхзвуковым потоком невязкого совершенного газа. Обобщенная зависимость позволяет определить параметры обтекания для газов с эффективным показателем адиабаты, отличным от совершенного. Показано, что давление существенно зависит от показателя адиабаты. Модификация исходной зависимости проводится на основании данных о параметрах высокотемпературного газа на критической линии. Принимается допущение о пропорциональном изменении параметров обтекания во всей области. Результаты применения модифицированной зависимости сравниваются с данными для высокотемпературного и показывают высокую достоверность. Приведенная зависимость может быть использована самостоятельно для расчета течений около сферических элементов аэродинамических компоновок или в качестве начального приближения для высокоточных методов в рамках строгой математической постановки системы уравнений газовой динамики.
Котенев В.П., Пучков А.С., Сапожников Д.А., Тонких Е.Г. Восстановление распределения давления в возмущенной области около сферы, обтекаемой сверхзвуковым потоком газа с произвольным эффективным показателем адиабаты. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 109–121
Чуев В. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Дубограй И. В. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)
doi: 10.18698/2309-3684-2018-2-122132
В настоящей статье представлены разработанные на основе теории марковских процессов модели двухсторонних боевых действий с линейными зависимостями эффективных скорострельностей боевых единиц сторон от времени боя. Разработан алгоритм, позволяющий вычислить основные показатели боя многочисленных группировок. Проведено сравнение с результатами моделирования боя, полученными на основе вероятностных моделей боя с постоянными эффективными скорострельностями и детерминированной моделью боя с линейными зависимостями эффективных скорострельностей от времени боя. Показаны области применимости последних.
Чуев В.Ю., Дубограй И.В. Стохастические модели двухсторонних боевых тдействий многочисленных группировок при линейных зависимостях эффективнх скорострельностей боевых единиц сторон от времени боя. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 2, с. 122–132.