Том 516, № 1 (2024)

Изложены постановка и результаты серии экспериментов по изоэнтропическому сжатию до сверхвысоких давлений (> 1 Мбар) вольфрамового сплава марки ВНМ-3-2 в устройстве на основе магнитокумулятивного генератора МК-1. Полученные на диаграмме “сжатие–давление” точки сопоставляются с нормальной изоэнтропой, построенной с использованием данных ударно-волновых экспериментов.

Описана физическая модель и приведены результаты численных расчетов разрушения защитных экранов космического аппарата под действием удара микрометеорита. Проведено газодинамическое численное моделирование процесса высокоскоростного пробивания микрометеоритом разнесенного защитного экрана космического аппарата, с учетом фрагментации и образования облака фрагментов после прохождения защитного экрана. В трехмерной постановке получены расчетные конфигурации облака осколков ударника и мишени для начальных скоростей ударника до 10 км/с. Показана высокая эффективность используемой конструкции защитного экрана из разнонаправленных гофрированных сеток как средства фрагментации и рассеяния кинетической энергии удара некрупных высокоскоростных частиц, снижающего средний импульс давления на защищаемый аппарат на два-три порядка.

Исследуется микроструктура сварного слоя, получаемого при воздействии лазерного ультракороткого импульса на соединение стекло–металл. Исследование сварного шва позволило выявить эффект термодиффузии химических элементов стекла и металла в зону соединения в соотношении 50 : 50% от каждого материала. Величина переходного слоя сварного соединения между стеклом и металлом составила значения 2–3 мкм. Результаты работы также показывают, что при соединениях хромоникелевой нержавеющей стали с боросиликатным стеклом образуются связи типа Fe–O–Si, а соединение алюминиевого сплава серии 6000 с боросиликатным стеклом приводит к образованию оксидов алюминия Al₂O₃.

В связи с перспективностью применения трехслойных оболочек в конструкциях современной техники, и в первую очередь в летательных аппаратах, рассматривается методология построения моделей для исследования аэроупругой устойчивости трехслойных оболочек, подкрепленных кольцевыми ребрами и внутренним пустотелым цилиндром. Получены уравнения и рассмотрены основные этапы решения задачи c помощью предложенной совокупности методов. Построены зависимости, с помощью которых исследовано влияние на критическую скорость обтекания потоком толщины свода подкрепляющего цилиндра, числа кольцевых ребер и длины оболочки. Рассмотренная методология позволяет построить модель первого приближения для исследования аэроупругой устойчивости трехслойных подкрепленных оболочек.

Исследуется нелинейная динамика прямоугольной атомарно-тонкой нанополосы в условиях внутреннего комбинационного резонанса между двумя поперечными и одной продольной формами механических колебаний. Аналитически найдены условия на величину деформации начального натяжения слоя, требуемую для реализации резонанса между формами с заданными индексами изменяемости по длине. Показано, что в условиях внутреннего резонанса в системе возбуждается нелинейный режим свободных колебаний, спектр которого имеет вид частотной гребенки. Выделены два качественно различных типа колебаний такого рода, вызванных начальным возбуждением по рабочей продольной форме колебаний и двум поперечным формам. Показана существенная зависимость спектрального состава генерируемых частотных гребенок от соотношений между амплитудами начального возмущения по трем взаимодействующим модальным координатам и величины параметра внутренней частотной расстройки системы.

На основе анализа экспериментальных и численных исследований деформирования донной поверхности при механическом воздействии на нее текущей жидкости сделан вывод об автомодельном характере эволюции донной поверхности. Донная волна имеет вид, близкий к одному периоду синусоиды с изменяющейся во времени длиной волны и постоянной крутизной. Кроме того, выявлена аналитическая зависимость скорости изменения длины донной волны от величины среднего напряжения на ней. С помощью установленных закономерностей составляется таблица соответствий длины волны и скорости ее изменения. Определяется степенная аппроксимация табличных значений и затем строится точное решение полученного дифференциального уравнения. Таким образом, для описания всей эволюции донной поверхности достаточно решить четыре или пять задач турбулентного обтекания каждой поверхности и вычислить на них средние значения напряжений. Сравнение с экспериментальными данными и численными решениями показывает, что погрешность решения не превышает нескольких процентов, а расчетное время сокращается в 25–30 раз.

Разработаны конструкции оптических полосно-пропускающих фильтров на планарных структурах, полученных вакуумным напылением на подложки из кварцевого стекла (SiO₂) трех слоев также из кварца, являющихся полуволновыми резонаторами, разделенными друг от друга, свободного пространства и подложки четырьмя слоями из серебра (Ag). Толщины слоев Ag и SiO₂ определялись по заданным параметрам полосы пропускания фильтров параметрическим синтезом одномерных моделей с использованием электродинамического анализа. При этом использовались экспериментальные частотные зависимости действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости серебра. Измеренные амплитудно-частотные характеристики изготовленных опытных образцов фильтров красного, зеленого и фиолетового цветов хорошо согласуются с характеристиками, полученными при синтезе.

Исследуется вопрос о выделении энергии в иерархически организованных средах, представляющих собой “куски” вещества различного размера, включающие в себя значительные количества вступающих в реакцию частиц, например молекул. Предельными средами здесь являются одномолекулярные (некластеризованные) газы этих веществ, с одной стороны, и однородные конденсированные вещества – с другой. При естественных предположениях о разном количестве частиц вещества, могущих вступить в реакцию энерговыделения (горения, взрыва и др.) в силу их расположения на поверхности/внутри структуры, динамике доступа к реагирующим частицам и очевидном вероятностном характере процесса проводится комбинаторная процедура определения наивероятнейшего распределения энерговыделения. В некотором простом приближении энерговыделение определяется одним параметром комбинаторной схемы. Наивероятнейшее распределение оказывается совпадающим с распределением безусловно минимальных значений энерговыделения. Результат может быть использован для количественной интерпретации отличия величин энерговыделения при горении, взрыве и других процессах при различных условиях.