Физика. Астрономия

Систематизированы и обобщены данные о влиянии термических, радиационных, деформационных и коррозионных воздействий на структуру и свойства консолидированных наноматериалов на основе металлов, сплавов и тугоплавких соединений. Описаны основные теоретические подходы к моделированию стабильности наноструктур в экстремальных условиях. Приводятся сведения об использовании наноматериалов и перспективах их применения в установках атомной и авиационно-космической техники, общего и химического машиностроения, системах энергетики, устройствах электроники, а также в медицине и биологии.

Неминимальная теория поля призвана расширить идею геометризации моделей взаимодействия различных физических систем с полем тяготения за счјт введения новых перекрестных связей, в которых ключевую роль играет кривизна пространства-времени. В настоящее время данная наука рассматривается только как формальное объединение моделей неминимального взаимодействия скалярного, псевдоскалярного, векторного, электромагнитного и калибровочного полей с гравитационным полем, однако, на повестке дня уже стоит задача формирования фундаментальных принципов неминимальной теории поля как отдельной науки. В данной работе на примере теории калибровочных взаимодействий обсуждаются некоторые общие аспекты построения неминимальной теории поля и приводятся примеры, иллюстрирующие принципиально новые результаты, полученные авторами в рамках неминимальной модели Эйнштейна-Янга-Миллса.

Рассматривается однородное упругое изотропное пространство со сферической полостью, на которое действуют нестационарные осесимметричные объемные силы. На границе полости возмущения отсутствуют. Для решения используются разложения в ряды по полиномам Лежандра и их производным, а также преобразование Лапласа по времени. Решение представлено в интегральном виде с ядрами в виде функций Грина. Определена структура этих ядер и найдены их оригиналы. Приведены примеры расчетов.

Рассмотрено решение методом последовательных приближений задачи о наклонной трещине в разносопротивляющем дилатирующем материале.

Найдено точное решение задачи о больших деформациях кручения и растяжения-сжатия сплошного кругового цилиндра с прямолинейной винтовой дислокацией. Материал цилиндра изотропный и несжимаемый. Исследованы нелинейные эффекты, обусловленные наличием дислокации. Обнаружено влияние дислокации на сопротивление стержня растяжению или сжатию, а также на устойчивость при растяжении и кручении. Исследовано влияние дислокации на величину и знак эффекта Пойнтинга при кручении. Основные результаты сформулированы в виде, допускающем экспериментальную проверку.

На основе мембранной теории нелинейно-упругих оболочек исследуется неустойчивость тонкостенной цилиндрической трубы при раздувании и осевом растяжении. Выведены линеаризованные уравнения возмущенного равновесия и рассчитаны критические (бифуркационные) кривые в плоскости параметров нагружения. Результаты сравниваются с результатами исследования устойчивости трубы в рамках трехмерной нелинейной теории упругости.

Представлена методика определения точек бифуркации для различных видов оболочек – цилиндрической оболочки с двумя типами винтовой анизотропии при продольном ее сжатии и круглой выпуклой мембраны. На первый взгляд столь различные задачи объединяет два фактора: 1) тип прикладной теории, на основе которой выведены уравнения равновесия (прикладная теория Киргоффа–Лява для непологих оболочек); 2) методы интегрирования нелинейных и линеаризованных задач. При численном анализе второй задачи (задачи устойчивости сферического купола) показано, что экспериментально проявляющаяся чувствительность сферического купола к несовершенствам связана с большим количеством близко расположенных точек бифуркации по неосесимметричным модам. Показано, что целенаправленным внесением небольших технологических изменений в форму купола можно добиться устранения большинства из этих точек бифуркации для обеспечения работы оболочки в осесимметричном режиме.

Рассмотрены условия образования локального сдвига в пластически деформируемой среде с образующимися дефектами. Определены прочностные характеристики материалов на основе модели типа теории скольжения с учетом образования и роста микротрещин.

Рассматривается неустойчивость тонкостенной трубы из нержавеющей стали с трещиноподобным дефектом, находящейся в сложном напряженном состоянии. Исследовано влияние длины трубы, ориентации и длины трещины на критическую нагрузку выпучивания трубы. С помощью метода конечных элементов и с использованием пакета Abacus выполнено численное моделирование труб, находящихся в условиях сложного нагружения. Установлено, что для труб с трещиной, имеющих одну и ту же толщину, при увеличении их длины, так же как и при увеличении отношения длины трубы к ее диаметру, критическое усилие выпучивания уменьшается. Показано, что критическое усилие уменьшается и при увеличении длины трещины.

В атласе на большом числе богато иллюстрированных примеров дана эхо- и допплеркардиографическая картина врожденных пороков и ряда заболеваний сердца, а также правила применения методики ультразвукового исследования

Описывается принципиальная схема установочных экспериментов для нахождения трех материальных функций тензорно-нелинейных определяющих соотношений в механике сплошной среды. Данные материальные функции зависят от трех инвариантов напряженного состояния. Предлагается использовать длинные цилиндрические полые образцы, в которых можно осуществлять любую комбинацию следующих четырех реализуемых в эксперименте базисных напряженных состояний: одноосное растяжение, кручение, продольный сдвиг, всестороннее сжатие.

Добыча полезных ископаемых на больших глубинах требует дополнительной информации о физике поведения горных пород с глубиной (в условиях значительных напряжений). Без этого все расчеты технологий для больших глубин, использующие аналогию с малыми глубинами, не информативны. Модули упругости пород могут зависеть от накопленной пластической деформации, и в известных экспериментах на металлах их уменьшение значительное. Представляет интерес изучение влияния этого свойства пород на распределение остаточных напряжений и смещений. Упругое изменение формы после проведения выработки (снятия нагрузки) оказывает существенное влияние на состояние пород, приводит к появлению переходного слоя, окружающего ее. Происходит локальный сброс энергии деформации в окрестности выработки, что обеспечивает уменьшение концентрации напряжений. Проблема исследуется на основе аналитического решения для заглубленной круговой выработки под действием сжимающих постоянных усилий на бесконечности и решения, учитывающего изменение модуля Юнга. Предложен алгоритм расчета геомеханического состояния массива и определены пределы изменения напряжений и смещений в зоне влияния выработки. Приведены примеры расчета и обсуждены результаты.

Рассматривается однородное изотропное упругое тело, ограниченное концентрическими сферами, на которое действуют осесимметричные нестационарные объемные силы. С использованием разложений в ряды по полиномам Лежандра и Гегенбауэра, преобразования Лапласа по времени и интегральных представлений с ядрами в виде функций Грина определены поля перемещений. Для функций Грина построены явные формулы, допускающие точное определение оригиналов. Приведены примеры расчетов.

Данное издание вводит читателя в удивительный мир нанотехнологий - многопрофильную и междисциплинарную область научных знаний и технологий, составляющую основную современную тенденцию в развитии науки и производства. Целью издания является ознакомление будущих учителей с сущностными элементами нанотехнологий и, с учетом биологической направленности обучаемых, со спецификой нанобио- и бионанотехнологий, основанных на использовании живых организмов (фагов, вирусов) и биомолекул, их составляющих (белков, липидов, нуклеиновых кислот и т.п.), в качестве объектов нанотехнологических разработок, а также с проявлениями, открытиями и внедрениями нанобиотехнологических процессов в разнообразные отрасли науки и производства, медицины, фармакологии, мониторинга, безопасности, социальной сферы и т.п.

Рассмотрена задача о вынужденных колебаниях материальной точки на плоскости. Точка закреплена с помощью шести невесомых линейных пружин. Возбуждение колебаний создается гармонической силой, направление которой совпадает с одной из координатных осей. Взаимодействие между точкой и плоскостью учитывается по модели сухого трения. Решение получено методом усреднения. Обнаружено несколько устойчивых режимов колебаний. Выявлены некоторые особенности решений, характерные для модели сухого трения. DOI: 10.17238/issn1815-1051.2015.2.9

Представлена прикладная расчетная методика нелинейного анализа конструктивных соединений в виде пересекающихся оболочек с применением метода конечных элементов, теории оболочек, теории пластичности в варианте теории течения с изотропным деформационным упрочнением и геометрически нелинейной теории оболочек в квадратичном приближении. Описан четырехугольный оболочечный конечный элемент на основе смешанного вариационного принципа для нелинейного анализа оболочек. Для определения предельных пластических нагрузок, характеризующих значительный рост пластических деформаций, используется разработанный критерий максимума скорости возрастания относительной пластической работы. Представлены разработанное специализированное программное обеспечение (вычислительная программа SAIS и ее приложение − программный модуль LOAD_PL) для реализации прикладной методики и процедуры определения предельных пластических нагрузок. На примерах моделей сосуда давления с эллиптическим днищем и патрубком рассмотрены вопросы определения предельных пластических нагрузок в случаях действия внутреннего давления, изгибающего момента на патрубок и комбинированного нагружения для различных вариантов расположения патрубка на днище. Приведены полученные обобщенные кривые предельных пластических нагрузок для случая простого комбинированного нагружения. Показано, что нецентральное положение патрубка приводит к повышению предельных нагрузок.

В сборнике представлены статьи авторов, которые включают од-но направление: новые текстильные и композитные материалы в техническом текстиле и их применение в промышленности.

Содержит материалы X Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых с элементами научной школы «Новые технологии и материалы легкой промышленности», в которых отражены новые направления работ.

Сборник содержит материалы III Республиканской научно-технической конференции «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий», предоставленные учеными из ведущих учебных и научных учреждений Республики Татарстан. Организаторами конференции являются Академия наук РТ, Министерство образования и науки РТ, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, Казанский физико-технический институт им. В.К. Завойского КазНЦ РАН, ООО НПП «Резтехкомплект».

В сборнике статей представлены материалы IX Международной научно-практической конференции с элементами научной школы для студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности», где отражены новые направления работ.

Дан анализ методов получения нанокомпозитов на основе каучуков и полиолефинов со слоистыми силикатами. Изучена структура, физико-механические, вулканизационные, реологические, электрические и другие свойства полученных нанокомпозитов.

Рассмотрены теоретические основы неравновесной линейной и нелинейной термодинамики в приложении к процессам, находящим свое отражение в металлургических технологиях. Главное внимание уделено структуре, материальному обеспечению курса и овладению методиками самостоятельного изучения дисциплины с целью профессионального использования общеинженерного анализа совместно с современным аппаратом термодинамического анализа реакций и процессов.

Как следует из названия, предлагаемая книга трех авторов посвящена теории управления космическими аппаратами в околоземном пространстве. Однако в действительности содержание монографии шире. Авторы последовательно излагают основы современной теории управления механическими системами, движение которых описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями, правые части которых содержат управляющие функции. В первых главах приводятся необходимые сведения по небесной механике, без знания которых невозможно браться за задачу управления в космосе. Поскольку управление в космосе осуществляется с ограниченной точностью, далекой от так называемой астрономической точности, рассматривается нерелятивистская небесная механика. Теория применена к двум классам задач. В первом рассматривается управление ориентацией космического аппарата, движение центра масс которого предполагается известным. Во втором классе рассматривается управление движением космического аппарата как материальной точки с целью перевести его с одной орбиты на другую, отвечающую задачам, для решения которых запущен спутник.

Книга содержит перевод на русский язык докладов тридцати авторов, посвященных многогранному творчеству выдающегося физика-теоретика Джона Арчибальда Уилера. Значительное внимание уделено вопросам интерпретации квантовой механики в рамках представления о бесконечно большом числе вселенных. Многие из авторов анализируют удивительное свойство антропности нашей вселенной — ее приспособленность к существованию человека. Рассматриваются также инфляционная стадия развития ранней вселенной и ее связь с теорией струн.

Монография посвящена изложению научных основ нелинейных колебательных процессов в механических системах в условиях многократных резонансов, порождающих интенсивные многомерные движения. Представленные результаты показывают, что многомерные резонансные колебания могут создавать опасные ситуации (вплоть до разрушений) для ряда объектов современной техники: в ракетно-космической технике, в авиации, в энергетике, в транспорте, в машинах и гидросооружениях, подверженных вибрациям или сейсмическим воздействиям. Приведены критерии и рекомендации по обеспечению надежности, безопасности и бесшумности в технике.

В книге изложены результаты исследований нелинейных механических систем с дефицитом управляющих воздействий, представлена универсальная методика для оценки управляемости и устойчивости подобных систем. Приведены результаты имитационного моделирования целого ряда известных механических систем с дефицитом управляющих воздействий.

Эта книга является учебным и научным изданием по использованию методологии теории динамических систем для изучения физики глобальной океанской циркуляции, как, например, динамики отделения Гольфстрима и явления Эль-Ниньо-Южное колебание. В книге описываются численные методы анализа бифуркационных диаграмм для динамических систем большой размерности, применение которых основано на дискретизации океанических моделей. Систематический анализ иерархии моделей, проводимый с помощью описанных методик, дает новое понимание явлений климатической изменчивости. В книге обсуждается связь между различными моделями внутри иерархии. Физика явлений описывается с механистической точки зрения и, где возможно, она соотносится с результатами современных моделей и наблюдений. Каждая глава самодостаточна и содержит много деталей вывода уравнений. Во втором издании были сделаны дополнения во всех разделах книги. В конце каждой главы содержатся упражнения, что позволяет использовать книгу в учебном процессе.

Нанотехнология - это технология работы с молекулами. Прогнозируется, что ее развитие приведет к революционным успехам в медицине, электронике, информационных технологиях, энергетике и других областях человеческой деятельности. Данная монография является живым и образным введением в методы и задачи наноинженерии. В ней отражены сложности, возникающие при проектировании и конструировании вычислительных наноустройств. Детально рассмотрены этапы развития этого нового направления в науке. Основное внимание уделяется методу молекулярной динамики, который применяется для анализа нового класса задач, направленных на исследование свойств атомных кластеров (которые, в свою очередь, являются основой для наноустройств). Приводятся полные сведения из области смежных фундаментальных наук (биологии, физики, химии, информатики и техники), необходимые для понимания излагаемого в работе материала.

Книга представляет собой первый том лекций нобелевских лауреатов по физике за 1901-1921 годы, дополненные статьями, содержащими биографические и исторические сведения. С помощью этих лекций можно проследить внутреннюю динамику развития физики, познакомиться с идеями, приведшими к крупным научным открытиям, ознакомиться с научными биографиями ученых.

Данное издание представляет собой второй том лекций нобелевских лауреатов по физике за 1995-2004 года, дополненный биографическими и историческими сведениями. В нем содержатся классические лекции Г.’т Хоофта, Д. Гросса, В.И. Алфёрова, В.Л. Гинзбурга и др., которые публиковались в разных мерах журнала «Успехи физических наук», но нигде в полном объеме ранее не предлагались. Данный том позволяет отследить внутреннюю динамику развития науки в течение десятилетия, ознакомиться с выдающимися идеями из первоисточника, увидеть рождение величайших научных открытий.

В книге рассматривается развитие основных понятий, принципов, законов и задач классической механики до середины XVIII века.

В книге излагаются теоретические основы неравновесной фильтрации, а также применение теории при определении фильтрационных параметров окрестности скважины и решении некоторых вопросов технологии извлечения нефти из карбонатных коллекторов трещиновато-пористого типа.

В статье описаны новые возможности установки для исследования фазовых переходов первого рода (жидкость–пар). Описаны методики измерения процентного состава раствора этилового спирта в воде, вычисления молярной теплоты парообразования жидкостей и экспериментальной проверки уравнения Клапейрона–Клаузиуса, а также методика измерения теплоемкости жидкостей.

Рассмотрены вопросы надежности электрооборудования и систем электроснабжения, основные термины и определения теории надежности, элементы математических методов планирования, обработки и анализа результатов эксперимента. Изложены методы расчета надежности систем электроснабжения, дано технико-экономическое обоснование ее повышения для электрооборудования и систем электроснабжения.

Нанохимия - быстро развивающаяся область науки, направленная на получение и изучение физико-химических свойств частиц вещества, имеющих размеры в несколько нанометров, и материалов на их основе. Подобные частицы обладают высокой реакционной способностью в широком интервале температур и размерной зависимостью свойств. Исследования в области нанохимии открывают перспективы для синтеза химических веществ и функциональных материалов с принципиально новыми и необычными свойствами. Настоящее пособие может рассматриваться как введение в область нанохимии и служить для студентов определенным указателем и справочным руководством в обширном мире наносистем, наноструктур и наноматериалов. Специальные разделы посвящены способам получения и свойствам наночастиц металлов и оксидов металлов, углерода, нанокомпозитам и искусственным метаматериалам. В пособии приведены четыре примера получения наноматериалов, которые могут быть использованы при постановке отдельных лабораторных работ.

Рассмотрены процессы изготовления наноструктур различных размерностей с помощью их самоорганизации и наносборки, описаны процессы самосборки 2D-наноструктур (нанослоев), 1D-наноструктур (нанонитей) и 0D-наноструктур (наночастиц). Приведены основные понятия и описаны процедуры, необходимые для экспериментального и теоретического изучения процессов самоорганизации наноструктур, применяемых в нанотехнологиях.

Рассмотрены основные технологические процессы производства элементов микросистемной техники с точки зрения физических явлений. Обобщены результаты, полученные при выращивании монокристаллов, а также в процессах диффузии, имплантации, литографии и др.

Проанализированы вопросы обеспечения надежности радиоэлектронных средств нового поколения - на базе приборов, функционирующих на квантоворазмерных эффектах в наноразмерных слоях составляющих их полупроводниковых гетероструктур. В качестве примера рассмотрено обеспечение надежности смесителя радиосигналов СВЧ-диапазона на базе резонансно-туннельных диодов.

В методических указаниях содержится описание порядка проведения лабораторных работ. Даны необходимые сведения по теории надежности и методам расчета на усталостную долговечность деталей машин. В первой работе рассматривается методика построения модели внезапного отказа деталей автомобиля с использованием программного комплекса ANSYS. Вторая работа посвящена методам расчета деталей машины на усталостную долговечность и методам схематизации случайных процессов.

Рассмотрены вопросы надежности технических систем, связанные с методами повышения надежности путем восстановления и резервирования.

Описаны физические явления, используемые в работе сканирующего туннельного микроскопа и атомного силового микроскопа. Рассмотрены физико-химические законы наиболее разработанных зондовых нанотехнологий.

В монографии представлены научно-технические разработки нелинейной просветной гидроакустики и средств морского приборостроения в решении смежных задач гидрофизики, геофизики и радиофизики, практические пути их реализации в Дальневосточной радиогидроакустической системе мониторинга полей различной физической природы, формируемых искусственными и естественными источниками, процессами и явлениями атмосферы, океана и земной коры, как информационного поля Земли. Диапазон измеряемых частот создаваемой системы составляет десятки – единицы килогерц, сотни – десятки – единицы – доли Герца, включая СНЧ колебания движущихся объектов и неоднородностей среды.

В пособии рассматриваются механизмы деформации, разрушения и изнашивания поверхностных слоев конструкционных материалов в различных условиях нагружения. Показана высокая эффективность их наноструктурирования и нанесения наноструктурных покрытий, что кратно повышает такие важные характеристики, как износостойкость, усталостная долговечность, коррозионная стойкость, ресурс работы и надежность высокоответственных конструкций и их сварных соединений. Описаны современные технологии наноструктурирования поверхностных слоев и нанесения наноструктурных покрытий.

Методом выделения полного квадрата преобразованы квадратичные функции из учебников по курсу физики. Предложен и обоснован метод преобразования многочлена более высокой степени, а также метод преобразования дробной рациональной функции к виду, позволяющему без операции дифференцирования увидеть, что при некотором значении аргумента функция имеет экстремальное значение. Увидеть, чему равно это экстремальное значение.

Данная работа посвящена исследованию проводимости ферромагнитного материала при низких температурах, когда основным механизмом релаксации является процесс рассеяния на магнонах в случае сильных электронных корреляций в узкой энергетической зоне. Сравнение полученных теоретических результатов проведено с экспериментальными данными и другими теоретическими работами для зависимости времени релаксации от температуры и волнового вектора. Переход к хаббардовским операторам, который диагонализует одноузельную часть гамильтониана, позволяет использовать технику температурных функций Грина для учета межузельного перескокового слагаемого при исследовании проводящих свойств модели. Расчет тензора проводимости проведен с точностью до квадратичного слагаемого по интегралу переноса по узлам кристаллической решетки. Исследована трехорбитальная модель Андерсона-Хаббарда с вырождением и симметричным изотропным интегралом перескока. Предложена систематическая процедура расчета межатомных корреляций с учетом обобщенных хаббардовских тензороператоров. Приведен пример расчета спектра электронных возбуждений в простейшем случае. Для расчета проводимости соединений переходных металлов с переносом заряда по узкой зоне использовалось кинетическое уравнение. Получено выражение для проводимости ферромагнитного материала при низких температурах, когда основным механизмом релаксации является процесс рассеяния на магнонах.

Наглядно представлены кристаллоструктурные и магнитные свойства манганитов.

В качестве транспорта для доставки лекарства в мозг используют наночастицы. Фактор роста нервов, сорбированный на поверхности наночастиц, проникает в головной мозг.

Создание периодической наноструктуры за один лазерный импульс.

Самый многообещающий в плане невидимости из недавних достижений - это экзотический новый материал, известный как "метаматериал", не исключено, что со временем он сделает объекты на самом деле невидимыми.

Самый многообещающий в плане невидимости из недавних достижений - это экзотический новый материал, известный как "метаматериал", не исключено, что со временем он сделает объекты на самом деле невидимыми.