ivdon3@bk.ru
В статье рассматриваются вопросы особенности целей изучения и методики испытаний для определения характеристик различных зон контактов, организованных различными способами и требующих разного методологического подхода для изготовления и испытания образцов. Зона контакта стальной пластины и бетона, организованная выштамповкой на стальном листе, требует применения стальных форм для запрета горизонтального перемещения. Зона контакта двух деревянных брусков, организованная эпоксидным клеем с армирующим полотном, помещенным между слоями клея, испытывается на сдвиг без организации запрета горизонтального перемещения. Зона контакта, образовавшаяся при соединении стальной пластины и не полностью набравшего прочность бетона, с объединением стальными стержнями, имеет особенности фиксации фактической прочности бетонной части образца. Рассмотренные методики обладают рядом как общих особенностей, так и различий, которые учитываются в предложенных методиках изготовления и испытания.
Ключевые слова: контактная зона, характеристики контакта, методика испытания, испытания сдвиг, выштамповка, составная конструкция
В статье рассматриваются современные подходы к расчету закладных деталей с помощью наиболее распространенных в проектной среде вычислительных комплексов. Основной целью работы является сравнительный анализ напряженного-деформированного состояния опорных пластин и анкерных стержней при расчете в различных вычислительных комплексах для получения наиболее достоверных и полных результатов необходимых проектировщику для обеспечения надежности при проектировании узлов строительных конструкций. Помимо вышеизложенного в статье акцентируется внимание на обеспечении жесткости опорных пластин, в случае соблюдения которой, узловой конструктивный элемент способен выдерживать однократное импульсное воздействие.
Ключевые слова: вычислительные комплексы, закладные детали, методы расчета, расчетные ситуации, коэффициент динамичности, прочностные показатели
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.9 - Строительная механика
Статья посвящена разработке компьютерной программы, с помощью которой можно производить моделирование численности проточных и непроточных культур микроорганизмов для учебных целей. В качестве базовой модели роста биомассы взята модель Моно. Для математического описания клеточных популяций использован аппарат обыкновенных дифференциальных уравнений. Так были созданы структура и функционал электронного учебного модуля с его последующей реализацией на языке Python. В результате была разработана лабораторная «Моделирование проточных и непроточных культур микроорганизмов», в форме компьютерной программы, выполняемая в рамках освоения дисциплины «Биофизика» и заключающаяся в изучении основных принципов и методов моделирования процессов развития микроорганизмов в проточных и непроточных культурах. Разработанная программа внедрена в учебный процесс.
Ключевые слова: компьютерная программа, клеточная популяция, биофизика, микроорганизмы, компьютерное моделирование, модель Моно, Python, биомасса, проточные условия, непроточные условия, система уравнений
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 5.8.7 - Методология и технология профессионального образования
В статье рассматриваются современные методы защиты несущих конструкций от прогрессирующего обрушения, а также методы их расчета в запредельных состояниях, с целью обеспечения безопасности зданий и сооружений, снижения материального ущерба и сокращения к минимуму человеческих жертв в результате аварийных ситуаций. Основной целью работы является выявление несовершенств существующих методов расчета строительных конструкций против прогрессирующего обрушения, касательно многоэтажных жилых комплексов, для которых свойственны безригельные каркасы, которые в архитектурном отношении имеют значительные преимущества, а также выявление неточности применяемых на практике эмпирических формул для определения коэффициентов динамического упрочнения при растяжении и сжатии, что влечет за собой расчет, несоответствующий действительной работе конструкций.
Ключевые слова: безригельный каркас, прогрессирующее обрушение, мероприятия защиты, методы расчета, коэффициент динамичности, коэффициент динамического упрочнения
В статье представлен обзор работ по моделированию поведения двойного электрического слоя в мембранах при воздействиях различной природы, в том числе, на примере различных поверхностных явлений (адсорбция, ПАВ, адгезия, расклинивающее давление, электроосмос и пр.). Было отмечено, что влияние на структуру ДЭС оказывает величина и распределение заряда по поверхности, вблизи которой он сформирован; для получения распределение потенциала необходимо знать структуру границы раздела «мембрана–раствор электролита»; промежуточно уметь вычислить распределение заряда, и, соответственно, вычислять само распределение потенциала. Было указано, что при выборе математической интерпретации процесса часто используют уравнение Пуассона с учетом самосогласованного поля или решают уравнения Навье-Стокса вместе с уравнением Нернста-Планка и условием электронейтральности; для описания процессов с небольшой точностью методами молекулярной динамики применяют модель Гуи-Чепмена, дополненную условием адсорбции ионов по изотерме Ленгмюра; при моделировании тока электролита пользуются описанием поверхностного тока ионов с учетом вязких свойств среды.
Ключевые слова: двойной электрический слой, дзета-потенциал, мембрана, примембранный слой, плотность пространственного заряда, уравнение Навье-Стокса, поверхностный ток, уравнение Пуассона, конденсатор, потенциал течения жидкости
01.04.02 -Теоретическая физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье указано, что изучение процесса группировки электронов в пространстве дрейфа пролетного клистрона является актуальной задачей, позволяющей установить общие закономерности применимые к более сложным моделям. В связи с чем исследовано поведение предварительно промодулированного электронного потока в пространстве дрейфа пролетного клистрона. Реализована численная модель, которая учитывает влияние полей пространственного заряда и взаимодействие заряженных частиц с элементами электродинамической системы. Проведена серия численных экспериментов с различными значениями тока и начальных скоростей электронов, а также их сравнение с теоретическими данными. В результате проведения численных экспериментов были получены данные характеризующие динамику электронного потока в пространстве дрейфа пролетного клистрона при различных значениях начальной скорости (0,5с, 0.9с) и катодного тока(10мА, 1А, 10А).
Ключевые слова: пролетный клистрон, математическая модель, численное моделирование, метод крупных частиц, метод «частица — частица», пространство дрейфа, распределение конвекционного тока, электронный поток, многопоточные вычисления, система дифференциальных уравнений
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В данной работе рассматривается векторизация и распараллеливание метода «частица-частица», применяемого для учета взаимодействий между объектами при математическом моделировании физических процессов, на примере учета пространственного заряда при расчете динамики заряженных частиц. Проведено сравнение и оценка временных затрат (в качестве тестовой задачи рассматривался разлет многокомпонентного ионного пучка в течение одной наносекунды с шагом Δt= 10-12 с.) с учетом ускорения за счет векторизации и распараллеливания между ядрами процессора. Сделан вывод, что результаты работы наглядно демонстрируют, что векторизация вычислений позволяет существенно ускорить время расчета, причем явная замена скалярных операций на векторные делает возможным получить дополнительное ускорение по сравнению с использованием автоматической оптимизации кода программы.
Ключевые слова: параллельные вычисления, метод "частица-частица", векторизация вычислений, численное моделирование, кулоновские взаимодействия, динамика заряженных частиц, ионный пучок, код программы, уравнение движения, математическая модель
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассмотрена динамика ионного пучка в лазерные массы - спектрометре ЭМАЛ – 2. Реализована численная модель, построенная на методе «крупных - частиц», учитывающая влияние полей пространственного заряда и взаимодействие заряженных частиц с полем электродинамической системы. Программный комплекс, который реализует математическую модель движения ионного пучка, состоит из двух частей. Первая часть - программа, написанная на языке С++, в которой задаются начальные условия, рассчитывается кулоновское взаимодействие между крупными частицами с помощью метода «частица-частица», интегрируется система дифференциальных уравнений с помощью метода Рунге-Кутты четвертого порядка, а также запись и обработка результатов. Вторая часть — скрипт для пакета FreeFem++, в котором реализовано решение дифференциальных уравнений в частных производных методом конечных элементов. Проведена серия численных экспериментов и их сравнение с данными, полученными экспериментально.
Ключевые слова: метод «крупных частиц», лазерный масс – спектрометр, метод «частица – частица», электродинамическая система, метод Рунге-Кутты, лазерная плазма, магнитный анализатор, ионный пучок, фокусирующая система, триангуляция
01.04.02 -Теоретическая физика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассмотрена динамика ионного пучка в тандемном лазерном масс-рефлектроне. Программный комплекс, реализующий математическую модель движения ионного пучка, построен на методе «крупных - частиц», учитывает влияние поля пространственного заряда и взаимодействие ионов с полем электродинамической системы. Получено распределение потенциала в узлах прибора путем численного решения уравнения Лапласа с помощью математического пакета Freefem++, в котором реализовано решение дифференциальных уравнений в частных производных методом конечных элементов. Показано отсутствие неоднородности электрического поля внутри рефлекторов. Проведена серия численных экспериментов, которая показала удобство применения метода конечных элементов для численного решения задач электростатики и ионной оптики, а также эффективность использования численного моделирования для разработки и оптимизации параметров масс-спектрометров.
Ключевые слова: метод «крупных частиц», лазерный масс-спектрометр, метод «частица- частица», электродинамическая система, метод Рунге-Кутты, лазерная плазма, ионный пучок, фокусирующая система, триангуляция, газообразующие примеси, времяпролетный масс-спектрометр
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
в статье описан вариант задания последовательных алгоритмов в виде двудольных графов путём их доопределения, что дает возможность в дальнейшем работать с алгоритмами методами теории графов. Рассмотрены две формы задания: модульная и функционально-предикативная. Показана возможность задания алгоритма в таблично-предикатном виде. Сделан вывод о том, что кроме общепринятых способов задания алгоритма, он может быть задан в матрично-предикатном или таблично-предикатном виде, что позволяет при работе с алгоритмами использовать также методы теории матриц и методы теории предикатов; задание алгоритма в матрично-предикатном виде позволяет избежать изоморфизма при проведении алгебраических и теоретико-множественных операций над ним.; задание алгоритмов в матрично-предикатном виде позволяет проводить практически любые операции над ними
Ключевые слова: граф-схема алгоритма, последовательный алгоритм, предикативный блок, функциональный блок, дооопределение, двудольный граф, таблично-предикативная форма, теория графов, изоморфизм
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Данная работа посвящена комплексному исследованию состава и структурных особенностей породообразующих минералов бентонитовых глин Миллеровского месторождения. Произведен качественный и количественный анализ образцов глинистой фракции методами рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и термического анализа. Морфологические и микростуктурные особенности минералов исследованы методом сканирующей электронной микроскопии. Показана применимость метода прямого теоретического расчета дифрактограмм для определения кристаллохимических параметров исследуемых минералов. Полученные результаты направлены на объяснение ряда физических и химических свойств слоистых алюмосиликатов.
Ключевые слова: глины, глинистые минералы, слоистые силикаты, рентгеновская дифракция, кристаллические системы
В статье рассматриваются методы снижения энергозатрат и сохранения качества битума при его обезвоживании на асфальтобетонном заводе.
Ключевые слова: Снижение энергозатрат,сохранение качества битума, асфальтобетон, асальтобетоный завод, котел обезвоживания.
Доказано, что применение СВЧ-энергии при обезвоживания битума не ухудшает его качество. Дано математическое описание движения потока битума по лотку устройства обезвоживания и формулы оценки производительности устройства. Показаны преимущества низкотемпературной технологии обезвоживания битума от существующей.
Ключевые слова: асфальтобетонный завод, битумохранилище, битум, качество, обезвоживание, СВЧ-энергия, поток, производительность
Сведения об авторах выпуска №4 ч.2 (2012)
Ключевые слова: авторы