Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук

Расширенный поиск

Научно-практический рецензируемый журнал

Научный журнал «Известия Национальной  академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук» зарегистрирован Министерством информации Республики Беларусь 18 мая 2009 г. в Государственном реестре средств массовой информации за № 391. Периодичность – 4 номера в год. Территория распространения – Республика Беларусь, зарубежные страны (по подписке и в розницу).

В журнале публикуются результаты научных исследований, проводимых в Национальной академии наук Беларуси, других научных учреждениях и вузах республики, а также стран зарубежья по широкому спектру направлений физико-технических наук, включая материаловедение и машиностроение, энергетику, в том числе атомную, механику, тепломассообменные, информационные и водородные технологии, электронику, приборостроение, нанотехнологии, техническую диагностику, неразрушающий контроль, безопасность технических систем и природных объектов. В рубрике «Ученые Беларуси» журнал отмечает юбилеи известных ученых, знакомит читателей с их биографией и трудами.

Журнал входит в «Перечень научных изданий Республики Беларусь для опубликования результатов диссертационных исследований», включен в базу данных Российского индекса научного цитирования (РИНЦ), а также в международную базу данных Сhemical Abstracts. Содержание номеров журнала и аннотации размещенных в нем статей размещаются на сайте издателя – belnauka.by и сайте НАН Беларуси –  nasb.gov.by.

Объем журнала – 128 с.

Внесен в каталог подписных изданий Республики Беларусь: индекс для индивидуальной подписки – 74843, ведомственной – 748432.

 

Текущий выпуск

Том 66, № 3 (2021)
Скачать выпуск PDF

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯ 

263-269 55
Аннотация

Представлены результаты эксперимента по изучению особенностей кристаллической структуры и магнитных исследований твердых растворов замещения системы Ni1–xCrxMnSb (0 m х m 0,2). Выявлено, что увеличение концентрации хрома в твердых растворах не приводит к значительным изменениям размеров элементарной кристаллической ячейки. Установлено, что с помощью твердофазной закалки удается расширить границу растворимости хрома в твердых растворах Ni1–xCrxMnSb. Изучены температурные и полевые зависимости удельной намагниченности синтезированных составов. Установлено, что замещение никеля хромом в соединении NiMnSb приводит к уменьшению температуры фазового превращения «магнитный порядок – магнитный беспорядок» при увеличении концентрации x от 0 до 20 мол.%. Величины удельной намагниченности и температуры Кюри закаленных твердых растров больше, чем в медленно охлажденных. Полученные результаты вносят вклад в создание физической основы для элементной базы спинтроники.

270-279 59
Аннотация

Рассматриваются деформированное и напряженное состояния при прокатке трехслойного пакета из различных металлов, внутренний слой – никелевая фольга. Описывается методика определения плотности дислокаций. Приводятся результаты влияния условий деформирования на распределение и плотность дислокаций при прокатке никелевой фольги в различных пакетах, в том числе фиксирование или установление дислокационной структуры никелевой фольги до деформации и при различных степенях деформации. Показано, что решающее влияние на развитие дислокационной структуры и свойств оказывает механическая схема деформации внутреннего слоя пакета, а именно деформация никелевой фольги неравномерным сжатием со сдвигом. Установлено, что плотность дислокаций определяется не только степенью деформации, но и схемой деформированного и напряженного состояния вещества, причем для случая сдвиговой деформации с увеличением степени деформации плотность дислокаций увеличивается более интенсивно, чем при деформации растяжением или сжатием без сдвига. При этом в результате деформации сдвигом происходит значительное измельчение структуры материалов: с увеличением степени пластической деформации в веществе формируется трехмерный ячеистый каркас, границы ячеек которого состоят из сплетений дислокаций. По мере возрастания степени деформации плотность дислокаций в границах ячеек увеличивается, а размеры областей внутри ячеек уменьшаются; между тем области внутри ячеек дислокационного каркаса всегда оказываются свободными от дислокаций. Полученные результаты позволяют рекомендовать схемы с деформацией сдвигом для новых перспективных процессов получения материалов с уникальными свойствами.

280-287 55
Аннотация

Рассмотрены вопросы выбора материалов для соединительных шин тяговых батарей (ТБ). Экспериментально установлены оптимальные параметры их точечной сварки с элементами питания: первый импульс с силой тока 7 кА длительностью 1 мс, перерыв между импульсами 1 мс, второй импульс с силой тока 7 кА длительностью 2 мс. При работе ТБ на электротранспорте сопротивление соединительных шин не должно приводить к нагреву элементов питания во избежание перегрева выше 60 °С. В большинстве современных ТБ, состоящих из литий-ионных элементов, для соединения используется никелевая лента. Для обеспечения свариваемости материалов (медь–никель или никель–никель) важно, чтобы при краткосрочном импульсе тока в зоне сварки была достигнута рабочая температура. Один из вариантов решения данной задачи – это нанесение металлического покрытия. Проведены эксперименты по свариваемости различных материалов, в том числе с нанесенными покрытиями. Наилучшие результаты по свариваемости показала шина из луженой меди, которую приваривали к никелевым пластинам, эмитирующим корпус элемента питания. Проведены испытания на разрыв сваренных образцов. Предел прочности на разрыв исходных шин меди составил 340–450 МПа. При сваривании пластин медь–никель и медь (луженая) – никель показатели предела прочности достигли 70 % от прочности исходной медной пластины. На основании полученных экспериментальных данных изготовлена опытная партия аккумуляторных ТБ, которая успешно прошла испытания на соответствие техническим требованиям по прочности и величине переходных сопротивлений сварных соединений соединительных шин с элементами питания.

МАШИНОСТРОЕНИЕ, МЕХАНИКА 

288-297 55
Аннотация

Разработана математическая модель прессования минерального удобрения на валковом прессе. Данная модель основана на переходе к усредненным по площади поперечного сечения потока порошковой смеси значениям компонент тензора напряжений. Для определения этих напряжений составляются уравнения равновесия элементарного слоя, выделяемого в смеси двумя плоскостями, перпендикулярными к направлению потока. Для обеспечения возможности получения относительно простых аналитических соотношений при расчетах использована принятая в рамках модели Йохансена гипотеза о степенной зависимости гидростатического давления от плотности смеси. Для учета изменения механических характеристик смеси (угла внутреннего трения, коэффициента внешнего трения, коэффициента поперечной деформации) в процессе прессования производилась аппроксимация известных экспериментальных зависимостей соответствующих характеристик от плотности. Параметр межчастичного сцепления принимался пропорциональным гидростатическому давлению. Модель позволяет вычислить значение зазора между поверхностями валов при заданных значениях исходной насыпной плотности смеси и требуемой плотности плитки. При известном значении зазора устанавливаются распределения осевых усредненных напряжений в порошковой смеси, нормального и сдвигового напряжений на поверхности валов. Результаты расчетов зазора между поверхностями валов и эпюры нормального давления на вал сопоставлены с приведенными в литературных источниках экспериментальными данными для процесса прессования мочевины.

298-306 51
Аннотация

Описывается проблема построения поверхности текучести. Поясняется графически величина потенциала скорости напряжений. Вводятся параметры упругопластического процесса: модифицированный параметр Р. Шмидта и аналог параметра Лоде, знак которого меняется только при переходе сингулярной точки кривой пластичности. Вычисляется формальная рабочая область закона Мурнагана, реальная область будет значительно меньше. Предполагается справедливым эффект, подобный эффекту Баушингера для девиатора тензора напряжений. В базовых экспериментах одноосных и двухосных растяжении, сжатии и чистом сдвиге определяется кусочно-линейная образующая с вершинами в соответствующих сингулярных точках кривых пластичности. Величина эффекта аппроксимируется кусочно-линейной зависимостью по параметру места и по параметру упрочнения. По величине эффекта в точке активного процесса находится сингулярная точка кривой, в которую перемещается базовая образующая. Поверхность текучести строится проведенными через образующую кривыми пластичности. Рассматривается определение величины эффекта при повторном нагружении после разгрузки.

307-319 62
Аннотация

Посредством сканирования лопаток рабочего колеса и направляющих аппаратов натурного компрессора вертолетного газотурбинного двигателя (ГТД) разработана твердотельная расчетная модель компрессора с перестраиваемой геометрией по высоте лопаток. Представлены эмпирические зависимости величин нелинейного износа лопатки 1-й ступени компрессора от времени наработки и концентрации пыли в воздухе. Приведена блок-схема процедуры расчета характеристики и параметров компрессора вертолетного ГТД. При расчете течения потока в газовоздушном тракте компрессора применяется численное решение уравнений Навье–Стокса, осредненных по Рейнольдсу, метод конечных элементов в сочетании с установлением закономерностей эрозионного износа лопаток в зависимости от условий эксплуатации двигателя. С использованием моделирования получены математические зависимости термогазодинамических параметров работы компрессора вертолетного ГТД от его наработки и запыленности атмосферы. Полученные результаты могут быть использованы при разработке методики автоматизированного контроля состояния износа лопаток компрессора вертолетного газотурбинного двигателя по его термогазодинамическим параметрам применительно к различным климатическим условиям эксплуатации.

ЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕН 

320-328 47
Аннотация

Эффективность работы аэродинамических объектов с реактивными двигателями обусловлена множеством факторов, среди которых огромное значение имеют конструктивные параметры сопла и их взаимосвязь с общей конструкцией двигателя и источником энергии, определяющим состав и свойства рабочего тела двигателя. В связи с этим существует необходимость выполнения расчетов газодинамических характеристик и геометрических параметров сопла на различных стадиях проектирования и испытаний реактивных двигателей. Причем любое изменение в конструкции и (или) типе используемых материалов требует индивидуального подхода к расчету. В работе предпринята попытка оценить соответствие различных методик расчетов для конкретной системы «высокоэнергетический материал – рабочее тело – сопло» экспериментально установленным параметрам системы. Из многообразия существующих подходов к моделированию процессов выделяют относительно несложные расчеты с большим количеством допущений и детальное моделирование, учитывающее максимально возможное количество факторов. Выполненные расчеты с использованием одномерной теории сопла и метода моделирования газовой динамики продемонстрировали наличие различий в полученных результатах в диапазоне 6 % по разным параметрам. При этом отмечено более близкое соответствие результатов метода моделирования газовой динамики экспериментально установленным параметрам. Вместе с тем метод моделирования газовой динамики реактивного сопла двигателя является более трудоемким и затратным для проведения расчетов по сравнению с применением одномерной теории. Поэтому с практической точки зрения для проведения конструктивного расчета двигателя целесообразно использовать одномерную теорию сопла, а проверочный расчет осуществлять средствами моделирования.

329-334 45
Аннотация

Установлены закономерности влияния внешних факторов на термокинетическую ЭДС в образцах Ti – 50 ат.% Ni, а также разработан способ задания термокинетической ЭДС на определенных участках TiNi-проволоки. Термокинетическую ЭДС измеряли прямым способом с помощью цифрового милливольтметра МНИПИ В7-72. Деформирование участков проволочных образцов Ti – 50 ат.% Ni осуществляли на испытательной машине ИП 5158-5. На основании результатов калориметрических исследований исследовали кинетику мартенситных превращений. Установлено, что на величину термокинетической ЭДС Ti – 50 ат.% Ni при термоциклировании влияет степень прямого фазового перехода. Термоциклирование в интервале температур полного мартенситного превращения к 15-му термоциклу стабилизирует значения термокинетической ЭДС на 0,16 мВ. Тогда как термоциклирование в интервале температур неполного мартенситного превращения приводит к вырождению термокинетической ЭДС: к 70-му термоциклу она составляет 0,04 мВ. Увеличение температуры в зоне нагрева до 240 °С позволяет восстановить значение термокинетической ЭДС до 0,22 мВ, как и для случая отжига при температурах 400÷800 °С. Величина термокинетической ЭДС при термоциклировании связана с изменением физико-механических свойств сплава и характеризуется изменением стадийности и смещением характеристических температур фазового перехода. На основе полученных экспериментальных данных предложен способ целенаправленного задания протяженных участков TiNi-проволоки со значением термокинетической ЭДС от 0 до 0,6 мВ, используя различные способы воздействия (термоциклирование, деформирование, изменение температуры в зоне нагрева) на ее величину. Предлагаемое техническое решение может быть использовано в качестве способа записи информации.

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ПРИБОРОСТРОЕНИЕ 

335-342 43
Аннотация

Для повышения эффективности обнаружения движущихся объектов в радиолокации используются дополнительные признаки, связанные с учетом характеристик траекторий движения. Авторами принимается предположение о коррелированности траекторий, позволяющее экстраполировать значения координат с учетом их приращений за период сканирования. Процедура обнаружения состоит из двух этапов. На первом осуществляется обнаружение классическим пороговым методом с низким уровнем порога, обеспечивающим высокую вероятность правильного обнаружения при высоких значениях вероятности ложных тревог. При этом возникает неопределенность в выделении траектории объекта на фоне ложных траекторий. Из-за статистической независимости координат ложных траекторий по сравнению с коррелированными координатами объекта средняя длительность первых из них меньше средней длительности вторых. Это отличие используется для решения задачи обнаружения на втором этапе на основе метода временной селекции. Полученные результаты позволяют судить о степени выигрыша в вероятности обнаружения при использовании предлагаемого метода.

343-355 46
Аннотация

Разработана аналитическая модель для расчета магнитного поля в многофазной синхронной электрической машине с дробными зубцовыми обмотками. Проведен гармонический анализ функций распределения магнитного поля возбуждения и магнитного поля реакции якоря с учетом наличия высших гармонических составляющих в функции магнитодвижущей силы постоянных магнитов, переменной магнитной проводимости воздушного зазора, полигармонического режима работы многофазной электрической машины и несинусоидального закона изменения пространственных обмоточных функций. В результате анализа приведено обоснование, что в исследуемой электрической машине девятифазная обмотка может извлекать с наибольшей эффективностью гармонические составляющие первого и третьего порядков вращающегося магнитного поля для создания потокосцепления и наведения электродвижущей силы (а также создавать магнитодвижущую силу с преобладающими пространственными гармониками первого и третьего порядков). В исследуемой электрической машине амплитуды рабочих гармоник индукции модулированного магнитного поля реакции якоря могут быть увеличены за счет модуляции нерабочих гармоник магнитодвижущей силы реакции якоря зубцами статора до первого и третьего порядков. Для проверки разработанных положений создана магнитостатическая векторная модель магнитного поля исследуемой электрической машины. Результаты моделирования подтвердили высокую результативность разработанной аналитической модели для расчета магнитного поля в синхронной электрической машине с дробными зубцовыми обмотками. Применение такой модели позволит наиболее достоверно выявить влияние геометрических параметров магнитной цепи и схемы многофазной обмотки на характер изменения функций индукции магнитного поля в воздушном зазоре при наименьших временных затратах в процессе оптимизации электрической машины.

ДИАГНОСТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ 

356-364 57
Аннотация

Выполнен сравнительный анализ методов обработки данных при расчете коэффициентов восстановления. Оценено влияние времяпролетной технологии и PSF-функции на коэффициент восстановления и прогноз девиации коэффициента восстановления для потенциальных патологических очагов диаметром 6–8 мм, а также параметров итерационных реконструкционных алгоритмов, фильтра Гаусса и аксиальных фильтров – на коэффициент восстановления. Расчет коэффициентов восстановления выполнен на основе количественных характеристик, полученных при анализе реконструкций изображений фантома IEC c шестью сферами, инсталлированными внутрь и заполненными радиофармацевтическим препаратом. Проведено восемь серий экспериментов с соотношениями активности фон/сфера 1/3, 1/4, 1/6, 1/8, 1/12, 1/14, 1/16, 1/20 при одинаковой концентрации активности в сферах во время каждого отдельного эксперимента. Выполнен прогноз влияния эффекта частичного объема на очаги диаметром от 6 до 8 мм с учетом используемых реконструкционных алгоритмов. Полученные результаты целесообразно использовать для гармонизации диагностических протоколов сканирования на позитронно-эмиссионных томографах за счет входных параметров реконструкционных алгоритмов и фильтров, что позволит минимизировать ошибку при количественной оценке радиофармацевтического препарата при анализе динамики развития патологического процесса, а также отклика патологии на терапию.

365-377 48
Аннотация

Проработка вопроса о сооружении пункта захоронения радиоактивных отходов высокой активности в Республике Беларусь связана с оценкой объемов подлежащих глубинному захоронению радиоактивных отходов, образующихся в результате активации конструкционных материалов реактора ВВЭР-1200 Белорусской АЭС. В данной работе представлены результаты расчетных исследований образования твердых высокоактивных радиоактивных отходов (ВАО) и долгоживущих среднеактивных радиоактивных отходов (ДСАО) при нейтронной активации материалов конструкций, прилегающих к активной зоне реактора ВВЭР-1200 Белорусской АЭС. Оценка объемов ВАО и ДСАО активационного происхождения, образующихся за 60 лет эксплуатации реактора ВВЭР-1200, выполнена на основании расчетных исследований наведенной активности конструкционных и защитных материалов с использованием реакторных и Монте-Карло программных кодов (SERPENT 2, ТВС-М, DYN3D, MCU-PD). В результате исследований установлено, что при активации нейтронами материалов участков конструкций реактора ВВЭР-1200 Белорусской АЭС, близлежащих к активной зоне (в стальных конструкциях выгородки, шахты, наплавки, части корпуса реактора, конструкциях блока защитных труб (БЗТ), пространств под активной зоной, в материалах теплоизоляции, стержней поглощающих элементов (Dy2TiO5)) образуются ВАО и ДСАО общей массой 272,5 т и объемом 43 м3 . Расчетные исследования активации материалов сухой защиты, строительного бетона, опорной фермы и биологической защиты показали, что данные элементы конструкции не будут относиться ни к ВАО, ни к ДСАО.

378-384 52
Аннотация

Приводятся результаты оценки радиационного риска для персонала атомной электрической станции проекта АЭС-2006 при проектной аварии (падение при перегрузке топлива отработавшей кассеты на кассеты, расположенные в активной зоне реактора или бассейне выдержки) и запроектной аварии (большая течь теплоносителя первого контура с отказом активной части системы аварийного охлаждения активной зоны и полным обесточиванием на 24 ч). Оценка основывается на современных моделях радиационных рисков Научного комитета по действию атомной радиации при Организации Объединенных Наций и Международной комиссии по радиологической защите. Расчет показателей риска при профессиональном облучении персонала АЭС в условиях аварийных ситуаций проведен на основании данных, полученных с использованием программного модуля, созданного в мультифизическом комплексе COMSOL 5.6, значений дозовых нагрузок от радиоактивного облака и внутреннего облучения за счет ингаляции для таких дозообразующих радионуклидов, как 134Cs, 137Cs, 131I, 133I, 90Sr. Особенностью проведенных расчетов является максимальный учет деталей инфраструктуры промышленной площадки АЭС, что позволяет получить более точную оценку распространения радиоактивных веществ. Рассчитываемые показатели могут являться основанием для разработки рекомендаций по повышению безопасности АЭС с целью управления рисками.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.