Научный архив: статьи

Superplastic deformation of thin sheets is widely used in aerospace, automotive and other industries. In this paper, a mathematical model of plane strain superplastic pressure forming of a sheet specimen into a die is proposed. A die under consideration has a shape of a long box with an isosceles trapezoid cross section, but the model can be generalized for more complex die shapes. It is assumed that sticking happens between a shell and a die and thickness remains unchanged once contact occurs. The process of forming was divided into different phases, which are determined by the die geometry. For each phase, ordinary differential equations for thickness were derived along with the initial conditions. Solutions of obtained ODEs allow estimating the shell thickness at any point of a specimen as a function of coordinate along walls of the die and to determine the duration of each superplastic pressure forming phase for a given pressure-time function. Norton’s power law was used as a constitutive equation. Due to the simplicity of Norton`s law it is possible to solve some of ODEs analytically. The proposed model can be used with other types of constitutive relations, in particular with relations that include microstructure parameters etc. The superplastic forming of a Ti-6Al-4V titanium alloy sheet for the piecewise pressure-time function has been modelled. Some special cases of die geometry are analyzed.

Enhancing the strength, hardness, and wear resistance of aluminum alloys can be done through composite forming. According to the methods of production, composites can be classified into two types: ex situ and in situ composites. In ex situ composites, the reinforcing particles do not interact with the matrix, whereas in in situ composites, a chemical reaction occurs between the reinforcing particles and the matrix. Friction stir processing (FSP) is a promising approach to forming in situ composites, as it involves the frictional mixing of solid-state metal through the combined rotational and linear movement of the tool. The aim of this work was to study the impact of multi-pass FSP on the microstructure and microhardness of the in situ composite formed on the surface of an AA6063 alloy with pre-incorporated NiO particles. For this purpose, 4-, 10-, and 20‑pass FSP of AA6063 alloy sheets with grooves filled with fine NiO powder were performed. The chemical reaction between NiO and the aluminum matrix leading to the formation of Al3Ni and Al2O3 was studied using EDS, EBSD and X-ray diffraction techniques. It was found that the quantity of Al3Ni and Al2O3 particles increased with the number of FSP passes. The maximum surface microhardness of 253 HV is reached after 10 passes. As the number of FSP passes increases, the grain / subgrain sizes of the aluminum matrix decrease. After 10 passes, the grain / subgrain sizes stabilize at a level of 0.8 – 0.9 μm.

Рассмотрен вопрос идентификации математических моделей рабочих процессов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Для совершенствования методов управления данными системами необходимо иметь адекватное описание рабочих процессов, которые протекают в них. С точки зрения теории автоматического управления такие системы являются сложными объектами с распределенными параметрами, а рабочие процессы трудно поддаются четкой формализации. В этой связи актуальной является задача идентификации данных систем как объектов автоматического управления. Выполнен анализ методов структурной и параметрической идентификации сложных динамических систем. Показано, что системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха инерционны, в которых регулируемая переменная стабилизируется на некотором значении, а переходные процессы имеют не колебательный вид и характерное запаздывание. Рекомендована идентификация математических моделей рабочих процессов данных систем передаточными функциями апериодических звеньев первого и второго порядков с запаздыванием. Авторами представлен пример математической модели отопительно-вентиляционной системы в виде передаточной функции для температуры в значимой (рабочей) зоне помещения по мощности теплового потока приточного воздуха.

В последнее время утепление ограждающих конструкций является одной из основных возможностей повышения энергоэффективности тепловой защиты существующего и возведенного здания.

В данной статье рассмотрено моделирование ограждающей конструкции с оконным откосом в условиях эксплуатации. В результате проведенного анализа, выбран теплоизоляционный материал для утепления вентилируемого фасада с оконным откосом.

Представлены современные пьезоэлектрические материалы и работающие в особых условиях. В таблице показаны свойства и основные физико-техническими характеристики пьезокерамики, производимые на предприятии «ПЬЕЗОПРИБОР».

Рассмотрены перспективы создания новых материалов с необходимыми физико-техническими характеристиками, в том числе биологических пьезоэлектрических материалов.

Выполнены проектирование и сборка экспериментальной малогабаритной электроэрозионной установки, предназначенной для исследования закономерностей электроэрозионной обработки жаропрочных, твердых и труднообрабатываемых материалов. В установке заложены широкие возможности по изменению скорости подачи электрода-инструмента и режимов резания, включая параметры электрических импульсов, подаваемых на электрод-инструмент. Проведены эксперименты режимов работы электрода-инструмента для поиска оптимального режима резанья материала фильеры.

Рассмотрены особенности монокристаллических и поликристаллических материалов электроники, накладывающие ограничения на выбор технологии разделения пластин из таких материалов на отдельные кристаллы. Выполнен анализ различных технологий разделения монокристаллических пластин на кристаллы и обозначены области их применения с учетом обрабатываемого материала, глубины нарушенного слоя и геометрии обрабатываемой поверхности. Определены ограничения на традиционные и современные способы разделения пластин из различных материалов электроники на отдельные кристаллы.

Рассмотрена возможность применения электроэрозионной обработки деталей фрикционной муфты для металлорежущего станка тяжелой серии, позволяющая получить требуемое качество обработанной поверхности при высокой скорости обработки. Показана перспективность применения электрода инструмента из латуни в виду простоты его изготовления и сравнительно низкой стоимости. Приведены результаты экспериментальных исследований и рекомендации по выбору режима электроэрозионной обработки листовой стали. Показана возможность пакетной обработке листовых заготовок при помощи электроэрозионной обработки, позволяющая многократно повысить производительность изготовления таких деталей фрикционной муфты, как ведомые и ведущие фрикционные диски.

В статье приведена математическая модель исследования спироидного зацепления с использованием геометро-кинематических показателей на основе контактной прочности и из условия отсутствия заедания применительно к приводам кузнечно-прессового оборудования.

В статье представлены результаты прессования и спекания порошковых сплавов на основе меди легированных алюминием. Показано, что на процесс прессования порошковой шихты на основе меди влияет химический состав. С увеличением концентрации алюминия в шихте сила прессования уменьшается. Плотность прессовок уменьшается за счет увеличения структурной деформации, причем у порошковой меди более интенсивно. При большей величине структурной деформации плотность прессовок, содержащих 10 % алюминия меньше, что связано с наличием оксидной пленки на поверхности частиц алюминия, которая препятствует сращиванию частиц.

В статье рассматриваются вопросы математического моделирования тепловых процессов в биогазовых установках с целью повышения равномерности распределения температурного поля в биореакторе. При анаэробном сбраживании навоза и других сельскохозяйственных отходов можно получить биогаз, который позволит обеспечить до 25% потребности малых сельхозпотребителей в энергоносителях и ценные биоорганические удобрения. Такая переработка отходов является наиболее эффективным эколого-ориентированным мероприятием, обеспечивающим его обеззараживание, снижение загрязнения почвы, водных ресурсов и атмосферы загрязняющими веществами и патогенной флорой. Переработка сельскохозяйственных отходов в биогазовых установках - сложная задача, которая в настоящее время еще не решена в полной мере. Анализ результатов исследований эффективности процесса перемешивания и нагрева в конструкции биогазовых установок, теоретических и экспериментальных исследований по утилизации отходов сельскохозяйственного производства с выработкой биогаза и биоудобрений показал, что существующие способы нагрева и перемешивания не обеспечивают равномерный нагрев сбраживаемой массы. В связи с этим разработана технологическая схема биогазовой установки для нужд малых фермерских хозяйств, обеспечивающей однородность температурного поля, состоящей из метантенка, газгольдера, перемешивающего и нагревательного устройства, вспомогательного оборудования и аппаратуры контроля и автоматики. Температурная однородность перемешиваемой среды достигается при совмещении теплообменника и перемешивающего устройства в один узел таким образом, что верхние и нижние лопасти смещены относительно друг друга под углом 25-35, а боковые лопасти расположены под углом 25-35 относительно горизонтальной плоскости биореактора. Проведѐнные исследования по математическому моделированию позволили определить экономичные режимы работы биогазовой установки.

Интенсивное развитие современного сельскохозяйственного машиностроения требует разработки новых композиционных материалов на основе полимеров, обладающих высокими значениями эксплуатационных свойств. Улучшение эксплуатационных характеристик обеспечивается введением в полимерную матрицу упрочняющих добавок. Перспективными материалами для этих целей являются углеродные волокна. Введение углеродных волокон в полимер способствует созданию высокомолекулярного полимерного материала. В качестве матричного полимера использован фенилон, получаемый на основе ароматических полиамидов. Преимущество фенилона заключается в том, что материалы на его основе сочетают высокую тепло- и термостойкость с морозостойкостью, жесткость и прочность с хорошими антифрикционными свойствами, что обеспечивает возможность их широкого применения в сельскохозяйственном машиностроении. Исследованы механические свойства углепластиков на основе фенилона, наполненного углеродным волокном. В рамках фрактального анализа получены корреляционные зависимости между модулем упругости исследованных углепластиков и фрактальной размерностью областей локализации избыточной энергии, которая «закачивается» в полимерную матрицу. Показана возможность существенной вариации модуля упругости при постоянном содержании наполнителя за счет структурных изменений. Увеличение «закачиваемой» в полимерную матрицу энергии или степени ее «возмущения», характеризуемое повышением размерности областей локализации избыточной энергии, приводит к росту упругости, а усиление обратной связи в структуре углепластиков, означающее «перекачку» полимерного материала из одной плотноупакованной компоненты в другую, определяет снижение его величины.