Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень з метою розробки бетону для монолітного будівництва за умов сухого жаркого клімату, ефективність якого зумовлена використанням композиційних цементів V типу зі зниженими тепловиділенням і деформаціями усадки, підвищеними рухливістю, корозійною стійкістю та довговічністю. З метою прискорення формування міцності у ранній період тверднення здійснено модифікацію цементів комплексним хімічним додатком, що містить активізатор тверднення та пластифікатор-сповільнювач тужавіння. Вивчено реологічні та фізико-механічні властивості модифікованих цементів і бетонів на їх основі, що тверднули за різних температурних умов. На базі методів механіки руйнування досліджено тріщиностійкість бетонів дорожнього призначення. За промислових умов виготовлено дослідно-промислову партію композиційного цементу та на його основі одержано бетон, використаного під час влаштування монолітного шару доріг за умов дії високих літніх температур. Визначено техніко-економічну доцільність розробки й економічний ефект впровадження розробленого бетону.

  Скачати повний текст

Для оцінки експлуатаційної придатності конструкцій промислових будівель за умов нерівномірно просідаючої основи вперше розроблено автоматизовану інформаційно-експертну систему "Каркас". Удосконалено методику виконання розрахунків каркасу будівель на нерівномірні просадні впливи на базі обгрунтування раціональних розрахункових моделей, складених з урахуванням особливостей розподілення осідань, конструктивної схеми каркасу та сумісної пружної роботи каркаса з основою. Розроблено та реалізовано методику натурних випробувань конструкцій для визначення параметрів піддатливості опорних зв'язків каркасу, яка обумовлена пружними деформаціями основи, фундамента і базових елементів колон. Встановлено критерії експлуатаційної придатності конструкцій будівель на базі розробленої методики прогнозування термінів утворення граничних осідань.

  Скачати повний текст

Одержано аналітичний вираз для розрахунку кулонівської енергії взаємодії деформованих ядер з точністю до квадратичних членів за параметрами квадроупольної деформації та лінійних за деформаціями вищих мультипольностей, що враховує всі відносні орієнтації взаємодіючих ядер. Запропоновано метод розрахунку ядерної частини потенціалу взаємодії деформованих ядер з використанням теореми близькості. Досліджено вплив деформації та відносної орієнтації ядер на потенціал ядерно-ядерної взаємодії. Показано можливість врахування гексадекапольної деформації та усереднення за всіма можливими орієнтаціями під час обчислення перерізу захоплення для важких ядерних систем. Теоретичні розрахунки перерізу захоплення/злиття, виконані в рамках запропонованого наближення, добре узгоджуються з наявними експериментальними даними для широкого діапазону ядер.

  Скачати повний текст

Запропоновано модель взаємозв'язку зрушення земної поверхні та зсувів контурів виробок у зонах впливу очисних робіт, яка дозволяє встановити горизонтальні зрушення та деформації в мульді зрушення, величину осадки вугільного пласту під час керування покрівлею повним обваленням, горизонтальні та вертикальні зсуви контурів виробок, зони впливу очисних робіт на стан виробок, тривалість активних деформацій контурів виробок. Запропоновано методику розрахунку зсувів контурів дільничних виробок і вибору напрямку ведення очисних робіт щодо простягання пласта. Розроблено модель взаємозв'язку між параметрами зрушення гірського масиву та деформаціями виробок, розташованих у ньому, вірогідність якої доведено на підставі результатів інструментальних спостережень на шахтах "ВАТ "Павлоградвугілля".

  Скачати повний текст

Установлено аналітичний взаємозв'язок між параметрами процесу зрушення масиву гірських порід і параметрами очисної виїмки. Досліджено залежності параметрів процесу зрушення від глибини розробки. Визначено середню швидкість розвитку деформацій розтягнень за площиною зрушення для порід різного ступеня метаморфізму, а також тривалість розвитку деформацій розтягнень та її зміну деформаціями стиснення, яка залежить від кроку обвалення основної покрівлі та швидкості посування очисного вибою. Розроблено методику розрахунку тривалості процесу зрушення масиву гірських порід і земної поверхні. На її базі складено методичні рекомендації для виконання лабораторної роботи зі спеціальності "Маркшейдерська справа" для студентів. Виведено аналітичну залежність визначення швидкості посування очисного вибою, за якою зона деформацій розтягнення не досягає водоносного горизонту. Розроблено рекомендації для проектних організацій з розрахунку параметрів процесу зрушення у взаємозв'язку зі швидкістю розвитку деформацій у масиві та швидкістю посування очисного вибою.

  Скачати повний текст

Розроблено розрахунково-експериментальну методику визначення осесиметричного просторового розподілу залишкових технологічних напружень у плитах і пластинах, яка грунтується на розв'язанні обернених задач для тіл з власними напруженнями і використанні експериментальної інформації, отриманої, зокрема, фізичними методами. З використанням цієї методики та експериментальної інформації, отриманої поляризаційно-оптичним способом, відтворена картина просторового розподілу залишкових термінологічних напружень в скляній пластині. Побудовано розв'язки осесиметричних задач для плоского шару з технологічними деформаціями і з їх використанням досліджено вплив товщини пластини і параметрів, що характеризують поля пластичних деформацій, зумовлених зварними швами, показано, що максимальні значення компонент тензора напружень можуть значно (в декілька разів) відрізнятись від їх усереднених по товщині пластини характеристик, які визначаються фізичними методами. На основі побудованих розв'язків задач про взаємодію жорсткого штампа з пластиною з залишковими напруженнями показано, що попереднім наведенням у ній термопластичних деформацій в кільці певного радіуса та ширини можна змінити розподіл і рівень контактних напружень з метою їх оптимізації. Результати досліджень можуть бути використані при визначенні та контролі неруйнівними способами залишкових напружень в елементах скло- і металоконструкцій для оцінки їх міцності і надійності.

  Скачати повний текст

Складні сколіотичні деформації у дітей (>100°) за даними сучасної літератури складають від 0,12 % до 1,7 % серед інших сколіотичних деформацій хребта. Сучасна хірургічна практика одномоментної корекції складних сколіотичних деформацій хребта включає використання остеотомій Ponte та Vertebral Column Resection (VCR), що збільшує можливість корекції деформації, але й збільшує ризик неврологічних ускладнень, об’єму інтра-операційної крововтрати. Визначення «складної деформації хребта» залишається нечітким, але в більшості публікацій його визначають як деформацію, що перевищує 100°. Гало-гравітаційна тракція (ГГТ) є безпечною та ефективною методикою для попереднього коригування складних дефор-мацій хребта до проведення корекції в обсязі - задньої інструментації хребта. Гало-гравітаційна тракція (ГГТ) є безпечною методикою, оскільки у світовій літературі описані ускладнення у вигляді розхитування штифтів або поверхневі інфекції шкіри навколо штифтів, які є несуттєвими та не загрожують життю пацієнта. Застосування ГГТ зменшує час хірургічного втручання, інтраопераційну крововтрату та дає змогу поліпшити вентиляційну функцію легень, а це, в свою чергу, сприяє зниженню ризиків смертності внаслідок легеневої недостатності в дорослому віці. Метою дослідження є покращення результатів хірургічного лікування складних сколіотичних деформацій хребта у дітей шляхом вдосконалення 3 раціональної тактики та методик гало- гравітаційної тракції. Поліпшити показники вентиляційної функції легень за рахунок попереднього застосування ГГТ у пацієнтів зі складними деформаціями хребта; встановити ефективний і безпечний алгоритм лікування складних деформацій хребта в дітей з респіраторними дисфункціями. Зниження ризиків неврологічних ускладнень, зниження інтраопераційної крововтрати. На підставі мети були сформовані наступні завдання дослідження: Завдання дослідження: 1. Провести системний аналіз наукової літератури щодо сучасних тенденцій існуючих технологій використання гало-гравітаційної тракції в системі хірургічної корекції складних сколіотичних деформацій хребта у дітей. 2. Розробити математичну модель «хребет – система гало- гравітаційної тракції» та провести дослідження методом скінченних елементів розподілу у ній внутрішніх напружень під час витяжіння. 3. Вдосконалити та впровадити в клінічну практику нові підходи до використання гало-тракційної тракції в системі хірургічного лікування складних сколіотичних деформацій хребта у дітей. 4. Дослідити функцію зовнішнього дихання у хворих зі складними деформаціями хребта при використанні гало-гравітаційної тракції. 5. Оцінити результати етапного хірургічного лікування з використанням гало-гравітаційної тракції у пацієнтів зі складними деформаціями хребта та контрольної групи пацієнтів. За даними проведеного аналізу літературних джерел було визначено, що двоетапне лікування важких сколіотичних деформацій хребта з використанням гало-гравітаційної тракції дають позитивні результати після проведення хірургічної корекції, але ефективність, методологія та віддалений прогноз при застосуванні гало-гравітаційної тракції у пацієнтів зі складними сколіотичними деформаціями хребта до цього часузалишається дискусійним питанням. Було проведено математичне моделювання розподілу напружень в системі «гало-гравітаційна тракція – хребет» при різних кутах деформації методом скінченних елементів. За результатами моделювання можна зробити наступні висновки: при лікуванні ригідних деформацій хребта у дітей з кутом деформації >100° з використанням системи гало-гравітаційної тракції доведено ефективність даної методики, однак максимальне рекомендоване навантаження не має перевищувати 50% маси тіла пацієнта; при деформації хребта більше 70°, найбільш напруженими є блок хребців T2-T5 розробленої нами математичної моделі; максимальне значення напруги за Мізесом 33 Мпа, що не є критичним для кісткової тканини з точки зору міцності, але зі збільшенням навантаження удвічі, рівень напруженого стану підвищиться також вдвічі і може перевищити межу міцності кісткової тканини.^UComplex scoliotic deformities in children (> 100) according to the modern literature range from 0.12% to 1.7% among other scoliotic spinal deformities. Modern surgical practice of one-step correction of heavy scoliotic spinal deformities includes the use of Ponte osteotomies and Vertebral Column Resection (VCR), which increases the possibility of deformity correction, but also increases the risk of neurological complications, the volume of intraoperative blood loss. The definition of "complex spinal deformity" remains unclear, but in most publications it is referred to as deformation which goes beyond 100. Halo-gravitational traction (HGT) is a safe and effective method for pre-correcting complex spinal deformities before volume correction at the rate of posterior spinal instrumentation. Halo-gravitational traction (HGT) is a safe technique because the world literature has described complications such as pin loosening or superficial skin infections around the pins that are insignificant and not life-threatening. The use of HGT can improve lung ventilation, which in turn reduces the risk of death from pulmonary insufficiency in adulthood. The purpose of the study was to improve the results of surgical treatment of heavybscoliotic spinal deformities in children by substantiating and developing new, improving existing methods of halogravity traction, to improve the results of pulmonary ventilation due to previous use of HGT in patients with complex spinal deformities; to establish an effective and safe algorithm for the treatment of complex spinal deformities in children with respiratory dysfunctions. The following tasks were defined, according to the study purpose: 1. To conduct a systematic analysis of the scientific literature regarding modern trends of existing methods and technologies of using halo-gravitational traction in the system of surgical correction of complex scoliotic spinal deformities in children. 2. To develop a mathematical model "spine - system of halo-gravitational traction" and conduct research using the finite element method of the distribution of internal stresses in it during stretching. 3. To improve and introduce into clinical practice new approaches to the use of halo-traction traction in the system of surgical treatment of complex scoliotic spinal deformities in children. 4. To investigate changes in external breathing in patients with complex spinal deformities when using halo-traction traction. 5. To evaluate the results of staged surgical treatment using halo-gravitational traction in patients with complex spinal deformities and a control group of patients. According to the analysis of the literature sources, it was determined that two-stage treatment of severe scoliotic spinal deformities using halo-gravity extraction gives positive results after surgical correction, but the effectiveness, methodology and long-term prognosis in halo-gravity traction in patients with complex scoliotic deformities this time continue a matter of opinion.

  Скачати повний текст

В даній дисертаційній роботі вивчаються статичні та динамічні властивості сегнетоактивних кристалів з фазовими переходами типу лад-безлад та досліджується вплив електричних полів, гідростатичного та одновісних тисків і зсувних напруг на їх фізичні характеристики. Для цього в дисертації розроблено псевдоспінові моделі деформованих кристалів KH2PO4, CsH2PO4, RbD2PO4, сегнетової солі, фосфіту гліцину (GPI) та RbHSO4, в кожному з яких враховано зв'язок псевдоспінової підсистеми з деформаціями гратки. Для кожного з кристалів розраховано термодинамічний потенціал, з умови мінімуму якого отримано систему рівнянь для параметрів порядку та деформацій гратки, а також вирази для різних термодинамічних характеристик. З умови найкращого узгодження теоретичних результатів з експериментальними даними знайдено оптимальні модельні параметри для цих кристалів. Зокрема, в моделі GPI враховано залежність параметрів взаємодії між псевдоспінами від розтягуючих та зсувних деформацій гратки. В наближенні двочастинкового кластера було отримано вирази для ентропії, компонент вектора поляризації та тензора діелектричної проникності, п'єзоелектричних та пружних характеристик. В рамках стохастичної моделі Глаубера розраховано динамічну діелектричну проникність і часи псевдоспінової релаксації GPI. Показано, що гідростатичний і одновісні тиски понижують температуру Кюрі в кристалі GPI, а також збільшують часи релаксації і зсувають область дисперсії діелектричної проникності до нижчих частот. Зсувні напруги σ4 і σ6 при відсутності електричного поля нелінійно підвищують Tc. При цьому поперечні проникності прямують до безмежності в точці Tc. З іншого боку, коли прикладено до GPI лише поперечне поле при при відсутності зсувних напруг, температура Кюрі при слабих полях понижується приблизно за квадратичним законом, а поперечні проникності помітно зростають в сегнетофазі. Прикладання до GPI поперечного поля одночасно з напругою σ4 або σ6 призводить до розмиття фазового переходу. В моделі GPI з врахуванням залежності поздовжніх ефективних дипольних моментів від параметрів порядку описано вплив поздовжнього та поперечного полів, розраховано електрокалоричний ефект. В псевдоспінових моделях кристалів CsH2PO4 і RbD2PO4 враховано лінійні за деформаціями ε1, ε2, ε3, ε5 внески в енергію псевдоспінової підсистеми. В рамках цих моделей в наближенні двочастинкового кластера було досліджено вплив гідростатичного і одновісних тисків та поздовжнього електричного поля на діелектричні, п'єзоелектричні, пружні та теплові характеристики CsH2PO4, а також вплив гідростатичного тиску на поздовжню діелектричну проникність RbD2PO4. Пояснено фазовий перехід в антисегнетофазу при високих гідростатичних тисках в CsH2PO4. Вивчено характер розмиття фазового переходу парафаза-сегнетофаза в цьому кристалі при слабих тисках, а також пригнічення антисегнетофази при великому тиску під дією поздовжнього поля. В рамках модифікованої псевдоспінової моделі KH2PO4 з врахуванням лінійного за деформаціями гратки ε1, ε2, ε3, ε6 вкладу в енергію псевдо­спінової підсистеми в наближенні чотиричастинкового кластера розра­ховано його поляризацію, поздовжню діелектричну проникність та п'єзоелектричні коефіцієнти. Показано, що гідростатичний тиск лінійно понижує темпе­ратуру Tc. Враховано також залежність ефективних дипольних моментів від параметра порядку, розраховано електрокалоричний і п'єзокалоричний ефекти. В рамках модифікованої псевдоспінової моделі сегнетової солі з вра­хуванням п'єзоелектричного зв'язку псевдоспінової і граткової підсистеми в наближенні середнього поля показано, що поле E2 звужує температурний діапазон сегнетофази, а поле E3 його розширює. Поперечні поля можуть збільшити поперечну проникність на кілька порядків поблизу Tc.В псевдоспіновій моделі RbHSO4 враховано лінійну залежність параметрів міжпсевдоспінової взаємодії від зсувних та розтягуючих деформацій гратки. В наближенні середнього поля розраховано діелектричні, п'єзоелектричні, пружні та теплові характеристики під дією механічних напруг та поздовжнього електричного поля. Дана модель передбачає лінійно зростаючу залежність температури Tc від гідростатичного та одновісних p2, p3 тисків, а також від зсувної напруги σ5. Одновісний тиск p1 та зсувна напруга σ6 понижують температуру Кюрі. Електричне поле розмиває фазовий перехід.^UIn this dissertation the static and dynamic properties of ferroactive crystals with order-disorder type phase transitions are studied and the influence of electric fields, hydrostatic and uniaxial pressures and shear stresses on their physical characteristics is investigated. To do this, in the dissertation there is developed pseudospin models of deformed crystals KH2PO4, CsH2PO4, RbD2PO4, Rochelle salt, glycine phosphite (GPI) and RbHSO4, each of which takes into account the coupling of the pseudospin subsystem with lattice strains. The thermodynamic potential was calculated for each of the crystals, from the condition of the minimum of which a system of equations for the order parameters and lattice strains, as well as expressions for different thermodynamic characteristics were obtained. From the condition of the best agreement of theoretical results with experimental data, the optimal model parameters for these crystals were found.In particular, the GPI model takes into account the dependence of the interaction parameters between pseudospins on the tensile and shear strains of the lattice. In the two-particle cluster approximation, the expressions for entropy, the component of the polarization vector and the dielectric constant tensor, and the piezoelectric and elastic characteristics were obtained. The dynamic dielectric constant and pseudospin relaxation times of GPI were calculated within the Glauber stochastic model. It is shown that hydrostatic and uniaxial pressures lower the Curie temperature in the GPI crystal, as well as increase the relaxation times and shift the dispersion region of the dielectric constant to lower frequencies. Shear stresses σ4 and σ6 in the absence of an electric field nonlinearly increase Tc. The transverse permittivity goes to infinity at the Tc point. On the other hand, when only the transverse field is applied to the GPI in the absence of shear stresses, the Curie temperature at weak fields decreases approximately by the quadratic law, and the transverse permittivity increases markedly in the ferroelectric phase. Application to the GPI of the transverse field simultaneously with the stresse σ4 or σ6 leads to smearing of the phase transition. In the GPI model, taking into account the dependence of the longitudinal effective dipole moments on the order parameters, the influence of the longitudinal and transverse fields is described, electrocaloric effect is calculated. In the pseudospin models of CsH2PO4 and RbD2PO4 crystals the linear on the strains ε1, ε2, ε3, ε5 contributions to the energy of the pseudospin subsystem are taken into account. Within these models, in the two-particle cluster approximation it was studied the influence of hydrostatic and uniaxial pressures and longitudinal electric field on dielectric, piezoelectric, elastic and thermal characteristics of CsH2PO4, as well as the effect of hydrostatic pressure on the longitudinal dielectric constant of RbD2PO4. The phase transition to the antiferroelectric phase at high hydrostatic pressures in the CsH2PO4 is explained. There is studied the character of the smearing of the phase transition from the paraelectric to the ferroelectric phase in this crystal at low pressures, as well as the suppression of the antiferroelectric phase at high pressures under the action of the longitudinal field.In the framework of the modified pseudospin model of KH2PO4, taking into account the linear on the lattice strains ε1, ε2, ε3, ε6 contribution to the energy of the pseudospin subsystem in the four-particle cluster approximation, its polarization, longitudinal dielectric permittivity and piezoelectric coefficients are calculated. It is shown that the hydrostatic pressure linearly lowers the temperature Tc. The dependence of the effective dipole moments on the order parameter is also taken into account, the electrocaloric and piezocaloric effects are calculated. Within the modified pseudospin model of the Rochelle salt, taking into account the piezoelectric coupling of the pseudospin and lattice subsystems in the mean field approximation, it is shown that the field E2 narrows the temperature range of the ferroelectric phase and the field E3 widens it. The transverse fields can increase the transverse permittivity by several orders of magnitude near Tc.In the pseudospin model of RbHSO4 there is taken into account the linear dependence of the parameters of the inter-pseudospin interaction on the shear and tensile strains of the lattice. In the mean field approximation, dielectric, piezoelectric, elastic and thermal characteristics under the action of mechanical stresses and longitudinal electric field are calculated. This model predicts a linearly increasing dependence of Tc temperature on hydrostatic and uniaxial p2, p3 pressures, as well as on shear stress σ5. Uniaxial pressure p1 and shear stress σ6 lower the Curie temperature. The electric field smears the phase transition.

Сформульовано наукові принципи розрахунку стиснутих залізобетонних елементів, які мають різні пошкодження захисного шару бетону через вплив технологічних, експлуатаційних, аварійних та інших умов. Розглянуто модель стиснутого елементу як умовно складового стрижня з елементами жорсткості в зоні контакту бетон - араматура. Теоретично визначено дотичні напруження в зоні контакту, на базі чого можна знайти деформації та напруження в арматурі з урахуванням рівня напруженого стану, місцерозташування арматури, діаметра арматури, класу бетону та арматури, ступеня оголення арматури. На підставі проведених експериментів встановлено емпіричну залежність між деформаціями арматури та бетону. Встановлено, що деформації арматури не дорівнюють деформаціям бетону, особливо за високих рівнів завантаження. Деформації арматури зменшуються на відміну від деформацій бетону. Запропоновано методику оцінки різних пошкоджень захисного шару бетону (IV категорії пошкоджень), завдяки чому визначається залишкова несуча здатність залізобетонного елементу. З урахуванням залишкової несучої зданості призначаються різні методи підсилення пошкоджених елементів. Розроблено методику визначення напружень і деформацій в арматурі у разі пошкодження захисного шару бетону.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив повторних малоциклових навантажень на призмову міцність і модуль пружнопластичності сталефібробетону й обгрунтовано математичні моделі для їх визначення. Вперше досліджено малоциклову втомленість сталефібробетону. Встановлено залежності між напруженнями і деформаціями в сталефібробетоні за одноразового та повторного малоциклового стиснення та розтягання. Одержано нові експериментальні дані про роботу сталефібробетонних і сталефіброзалізобетонних згинальних елементів за повторних малоциклових навантажень. Вперше розроблено методику розрахунку напружено-деформаційного стану та міцності нормальних перерізів сталефібробетонних та сталефіброзалізобетонних згинальних елементів на основі деформаційної моделі з урахуванням повторних малоциклових навантажень, яка має задовільну збіжність з експериментальними даними наукового дослідження. Розроблено рекомендації щодо застосування запропонованої методики під час проведення проектувальних робіт.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено виявленню закономірностей поширення втомних тріщин і формування порогової тріщиностійкості в алюмінієвому сплаві АМг6 в первісному стані та після попереднього пластичного деформування одновісним розтягом та стиском. Встановлено, що у всіх випадках попередня пластична деформація (ППД) розтягом та стиском зменшує номінальний розмах порогового коефіцієнту інтенсивності напружень (КІН) сплаву АМг6 в порівнянні з первісним станом. Запропоновано методику оцінки ефективного порогового розмаху КІН сплаву АМг6. Побудовано узагальнені діаграми впливу ППД на розмах порогового КІН і швидкість росту втомних тріщин, які дозволяють оптимізувати технологію обробки матеріалів тиском. Виявлено залежності порогових характеристик циклічної тріщиностійкості від параметрів шорсткості поверхні руйнування в сплаві АМг6 а також методика оцінки ефективних порогів тріщиностійкості можуть бути використані для оцінки зламів деталей з метою відтворення історії їх навантажування при проведенні технічної експертизи. Результати роботи використовуються при випробуваннях відповідальних елементів конструкцій літаків.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена встановленню впливу розмірних ефектів на діелектричні, піроелектричні (ПЕ) та електрокалоричні (ЕК) характеристики сферичних фероелектричних (ФЕ) наночастинок в приладах мікро- на наноелектроніки, таких як ПЕ сенсори та твердотільні охолоджувачі.ФЕ матеріали є незамінними елементами ПЕ сенсорів та ЕК охолоджувачів, які є актуальним для існуючих та інноваційних рішень у галузі безпеки та енергетики. Однак, усі існуючі фероелектрики вимагають значного вдосконалення своїх робочих характеристик, щоб задовольнити сучасні вимоги до передових багатофункціональних пристроїв. Дослідження нанорозмірних фероелектриків є перспективним з точки зору можливості керування властивостями композиту шляхом підбору розміру наночастинок з метою досягнення максимального ЕК відгуку та ПЕ перетворення.Використовуючи теоретичний підхід Ландау-Гінзбурга-Девоншира, аналітично розраховано типові залежності параметрів ПЕ та ЕК перетворення від зовнішнього електричного поля, температури та радіусу для сферичних монодоменних ФЕ наночастинок типу «ядро-оболонка». Розглянута фізична модель відповідає нанокомпозитам з малою концентрацією ФЕ наночастинок. В межах аналітичної моделі з'ясовано, як зміна розміру наночастинок впливає на температуру та поведінку параметрів ПЕ та ЕК перетворення в електричному полі на прикладі наночастинок BaTiO3, вкритих напівпровідниковою оболонкою та поміщених у діелектричний полімер.Показано, що змінюючи розмір частинки можна отримати максимуми ПЕ коефіцієнта і зміни ЕК температури, а також змінювати їхні ширину, величину та знак. Розглянутий розмірний ефект відкриває можливість керування ПЕ та ЕК властивостями ФЕ нанокомпозитів, що може бути важливим для поширення їх застосування у перетворювачах енергії та охолоджувальних системах.Розглянуто вплив ансамблю невзаємодіючих сферичних однодоменних ФЕ наночастинок типу «ядро-оболонка» різного розміру, вбудованих в діелектричну матрицю. Функція розподілу за розмірами цих наночастинок вибирається як усічений розподіл Гауса. Для таких нанокомпозитів обчислено залежності електричної поляризації, зміни ЕК температури, ПЕ та ЕК коефіцієнтів та діелектричної проникності від зовнішнього електричного поля та температури. Проаналізовано залежність перелічених характеристик від параметрів функції розподілу частинок за розміром. Розраховано та проаналізовано залежності ПЕ факторів якості від середнього радіуса наночастинок у композиті. Залежності підтверджують наявність фазового переходу, індукованого розміром наночастинок. Отримані результати відкривають нову можливість керування ПЕ і ЕК параметрами ФЕ нанокомпозитів через параметри розподілу наночастинок за розмірамиcc.Досліджено вплив пружної анізотропії, електрострикції, флексоелектрики та деформації невідповідності на морфологію доменної структури в ФЕ наночастинках типу «ядро-оболонка» сферичної форми. Проведено моделювання скінченних елементів (МСЕ) для багатовісних ФЕ ядер наночастинок, покритих пружно-ізотропною м'якою або пружно-анізотропною жорсткою параелектричною оболонкою, з деформаціями невідповідності. Останні індукуються різницею сталих ґратки ядра та оболонки.Також нами вивчено вплив радіуса ядра на температурну поведінку морфології доменної структури, значення поляризації та температуру фазового переходу, отримано наближені аналітичні вирази для аналізу впливу пружних властивостей оболонки, і деформації невідповідності на фазові діаграми. Фазова діаграма ядра, вкритого пружно-ізотропною м'якою оболонкою, показує відносно невелике, але помітне підвищення температури фазового переходу параелектрик-фероелектрик, викликане флексоелектричним зв'язком, тоді як фазова діаграма для ядра, покритого пружно-анізотропною жорсткою оболонкою виявляє відносно сильний вплив деформації невідповідності. Ефект флексоелектричного зв'язку незначний для жорстких оболонок.Отримані аналітичні результати дозволяють підбирати оптимальні параметри для досягнення високих значень ПЕ коефіцієнту або ЕК зміни температури ансамблю не взаємодіючих наночастинок ядро-оболонка, що важливо для перетворювачів енергії та систем охолодження. ФЕ наночастинки ядро-оболонка, поляризація яких розташована у вихороподібній структурі з різними типами точок Блоха та / або диполярних ядер, є перспективними кандидатами для нанорозмірних польових транзисторів та логічних блоків.^UThe dissertation is devoted to the establishment of the influence of size effects on the dielectric, pyroelectric (PE) and electrocaloric (EC) properties of spherical ferroelectric (FE) nanoparticles in micro- and nanoelectronics devices, such as PE sensors and solid-state coolers.FE materials are essential elements of PE sensors and EC coolers, which are relevant for existing and innovative solutions in the field of safety and energy. However, all existing FEs require significant improvements in their performance to meet modern requirements for advanced multifunction devices. The study of nanosized FEs is promising in terms of the ability to control the properties of the composite by selecting the size of nanoparticles in order to achieve maximum electrosaloric response and PE transformationUsing the Landau-Ginzburg-Devonshire theory in the effective medium approximation, typical dependences of PE and EC transformation parameters on the external electric field, temperature and radius of spherical monodomain FE nanoparticles of the core-shell type are calculated analytically. The considered physical model corresponds to the nanocomposites with low concentration of FE nanoparticles. Within the analytical model, it was found out how the change in nanoparticle size affects the temperature and behavior of the parameters of PE and EC conversion in an electric field on the example of BaTiO3 nanoparticles coated with a semiconductor shell and placed in a dielectric polymer.It is shown that by changing the particle size it is possible to obtain the maxima of the PE coefficient and changes in the EC temperature, as well as to change their width, magnitude and sign. The revealed size effect opens the possibility of controlling the PE and EC properties of FE nanocomposites, which can be important for their advanced applications in energy converters and cooling systems.The influence of an ensemble of non-interacting spherical single-domain FE nanoparticles of the "core-shell" type of different sizes, embedded into the dielectric matrix, is considered. The size distribution function of these nanoparticles is chosen in the form of Gaussian distribution truncated from the minimum to the maximum radius. For such nanocomposites, the dependences of electric polarization, changes in EC temperature, PE and EC coefficients and dielectric permittivity on the external electric field and temperature. The dependence of the listed characteristics on the parameters of the particle size distribution function is analyzed.The dependences of PE quality factors on the average radius of nanoparticles in the composite are calculated and analyzed. The dependences confirm the presence of a size-induced phase transition in nanoparticles. The obtained results open a new possibility of controlling PE and EC parameters of FE nanocomposites through nanoparticle size distribution parameters.The influence of elastic anisotropy, electrostriction, flexoelectricity and mismatch strain on the morphology of the domain structure in spherical FE nanoparticles of the "core-shell" type has been studied. Finite element modeling (FEM) has been performed for multiaxial FE nuclei of nanoparticles coated with an elastically-isotropic soft or elastically-anisotropic rigid paraelectric shell with mismatch strains. The latter are induced by the difference between the constant lattices of the core and the shell.We also studied the influence of the radius of the nucleus on the temperature behavior of the morphology of the domain structure, the polarization value and the phase transition temperature, and obtained approximate analytical expressions for analyzing the influence of elastic properties of the shell and mismatch strain on the phase diagrams. The phase diagram of a core coated with an elastically-isotropic soft shell shows a relatively small but noticeable increase in the temperature of the paraelectric-ferroelectric phase transition caused by flexoelectric coupling, while the phase diagram for a core covered with an elastically-anisotropic rigid shell shows a relatively small changes in the transition temperature. The influence of the flexoelectric effect is negligible for rigid shells.Obtained analytical results allow to select the optimal parameters to achieve high values of PE coefficient or EC temperature change of the ensemble of non-interacting core-shell nanoparticles, which is important for energy converters and cooling systems. FE core-shell nanoparticles, the polarization of which is located in a vortex-like structure with different types of Bloch points and / or dipolar nuclei, are promising candidates for nanosized field-effect transistors and logic blocks.

Встановлено, що застосування термосилової обробки рідких сплавів системи Al - Si в магнітодинамічних установках (МДУ) сприяє формуванню дисперсної й однорідної структури твердого металу (втричі зменшуються розміри зерна та часток евтектичного кремнію, у 3,5 раза - первинних кристалів кремнію), в результаті чого відносне видовження Al - Si сплавів збільшується в 2 - 3 рази. Протягом кількох годин зберігається ефект фізичного модифікування силумінів, а охолодження приготованого в МДУ доевтектичного Al-Si сплаву за електромагнітного розливання в кокіль через водоохолоджуваний жолоб сприяє додатковому подрібненню його структури. Показано, що подальша інтенсивна пластична деформація - гідроекструзія та гідроекструзія під високим тиском (здійснювалась у ДонФТІ ім. О.О. Галкіна HAH України) забезпечує диспергування структурних складових сплаву: частинок евтектичного кремнію у доевтектичному силуміні - до 0,6 - 0,8 мкм, а у заевтектичному - до 1 мкм.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена вивченню поведінки титанових сплавів різного типу та з різною мікроструктуро при високодинамічних навантаженнях стисканням. У роботі проведено експериментальні дослідження процесів деформації при стисканні зі швидкостями, які варіювали в широкому діапазоні, трьох різних матеріалів: ВТ1-0, Ti-6Al-4V та Ti-15Mo, що відрізняються фазовим складом і мікроструктурою. Дослідження мікроструктури зразків після випробувань дозволили з’ясувати основні механізми деформації. Встановлено суттєву залежність механічної поведінки досліджених матеріалів від типу та дисперсності вихідної мікроструктури та її анізотропії. Зокрема, для сплаву Ti-6Al-4V дрібнозерниста глобулярна мікроструктура демонструє найвищу толерантність до високих швидкостей деформації порівняно з іншими мікроструктурними станами. Також було показано, що високошвидкісна деформація титанових сплавів стисканням має локалізований характер на мікрорівні, на відміну від квазістатичної деформації, яка протікає практично однорідно. Високі питомі значення енергії деформації свідчать про перевагу титанових сплавів порівняно з іншими конструкційними матеріалами в умовах високодинамічних навантажень.^UThe thesis is devoted to the study of the behavior of titanium alloys of various types and with different microstructures under conditions of dynamic compressive loading. The experimental studies of deformation processes during compression with rates varying in a wide range were carried out for three different materials: VT1-0, Ti-6Al-4V, and Ti-15Mo which differ in phase composition and microstructure. The study of the microstructure of the teste samples made it possible to find out the main mechanisms of deformation. A significant dependence of the mechanical behavior of the studied materials on the type and dispersion of the initial microstructure and its anisotropy was established. In particular, for the Ti-6Al-4V alloy, the fine-grained globular microstructure showed the highest tolerance to high strain rates compared to other microstructural states. It was also shown that the deformation of titanium alloys at high rates has a localized character at the microlevel, in contrast to quasi-static deformation which proceeds almost uniformly. Titanium alloys have high specific values of deformation energy compared to some other structural materials under conditions of dynamic loading at high rates.Key words: titanium alloys, deformation mechanism, dynamic load, microstructure, mechanical behavior, adiabatic shear bands.

В роботі розв'язана актуальна науково-технічна задача створення технологічних прийомів і обладнання гібридного плазмово-дугового зварювання вуглецевих, легованих сталей, алюмінієвих сплавів для підвищення механічних характеристик одержуваних з'єднань та зменшення собівартості за рахунок зниження погонної енергії і збереження вмісту легуючих елементів в швах шляхом поєднання розрахункового підходу з експериментальними дослідженнями.На основі аналізу сучасного стану гібридного плазмово-дугового зварювання плавким електродом показано, що наявність плазмової дуги приводить до рівномірного розподілу дуги з плавким електродом по всій поверхні краплі, яка формується при масопереносі, зменшення щільності струму на її поверхні і значному зниженню рівня перегріву поверхні краплі та, як наслідок, зменшенню вигорання легкоплавких легуючих елементів електродного дроту. Встановлено, що вплив дуги з плавким електродом на плазмову дугу зворотної полярності у поєднанні з модифікацією газодинаміки плазмоутворюючого газу створює умови циклічного переміщення анодної плями по робочому торцю кільцевого неплавкого електроду, що підвищує ресурс його експлуатації.Встановлено, що при гібридному плазмово-дуговому зварюванні сталей типу 09Г2С, AISI304 і алюмінієвих сплавів АМг6, 1561, 5083, 7075 товщиною до 10 мм із швидкостями 15-60 м/год. погона енергія (plasma+MIG) становить (450…750)+(250…750) кДж/мм, що дозволяє мінімізувати вигорання легких легуючих елементів і забезпечити міцність з'єднань з алюмінієвих сплавів на рівні 85-95% та їх відносне видовження до 80% від показників основного металу у сполученні із залишковими деформаціями приблизно на 40% меншими за такі для MIG зварювання і залишковими напруженнями на рівні таких для MIG зварювання. З метою покращення механічних властивостей та підвищення економічності одержання зварних з'єднань алюмінієвих сплавів створено технологічні прийоми гібридного плазмово-дугового зварювання, які дозволяють знизити погонну енергію на 40% порівняно із MIG процесом та мінімізувати ефект вигорання таких легуючих елементів, як Mg (≤5%), Mn (≤15%) тощо.Створено математичну модель, яка дозволяє спрогнозувати динаміку плавлення електродного дроту за наявності оточуючої плазмової дуги і визначити вплив дуги плавкого електроду на вольт-амперну характеристику плазмової дуги.Розроблено, виготовлено і впроваджено в Гуандунському інституті зварювання (м. Гуанчжоу, КНР), а також в Зварювальній акціонерній компанії «HUAHENG» (м. Куньшань, провінція Цзянсу, КНР) комплекс обладнання для гібридного плазмово-дугового зварювання плавким електродом, з використанням якого виготовлено партію елементів судових конструкцій з алюмінієвих сплавів 1561 і 7075 товщиною 5-8 мм та сталей товщиною до 12 мм за один прохід без розробки крайок.^UThe paper addresses the current scientific and technical challenge of creating technological methods and equipment for hybrid plasma-arc welding steels and aluminum alloys to increase the mechanical characteristics of the obtained joints while simultaneously reducing costs by means of reducing heat input and maintaining the content of alloying elements in the seams by combining the calculated approach with experimental studies.Based on the analysis of the current state of hybrid Plasma-MIG welding, it is shown that the presence of plasma arc leads to uniform distribution of the arc with a melting electrode over the entire surface of the droplet, which is formed during mass transfer, reducing current density on its surface and significantly reducing of the temperature of the droplet surface and, as a consequence, reducing the burnout of low-melting alloying elements of the electrode wire. It is established that the influence of the arc with a fusible electrode on the plasma arc of positive electrode polarity in combination with the modification of the gas dynamics of the plasma-forming gas creates conditions for cyclic movement of the anode spot along the working end of the annular nonfusible electrode, which increases its service life.It was established, that at hybrid plasma-arc welding of steels such as Q235, AISI304 and aluminum alloys AMg6, 1561, 5083, 7075 thickness up to 10 mm with speeds of 15-60 m/h heat input (plasma+MIG) is (450...750)+(250...750) kJ/mm, which allows to minimize the burning of light alloying elements and ensure the strength of the compounds of aluminum alloys at the level of 85-95% and their relative elongation to 80% of the parameters of the base metal in combination with the residual deformations are up to 20- 40% less than those for MIG welding and residual stresses at the level of such for MIG welding. In order to improve mechanical properties while increasing the cost-effectiveness of obtaining welded joints of complex alloyed aluminum alloys, technological techniques of hybrid plasma arc welding have been created, which allow to reduce the heat input up to 40% in comparison with the MIG process and minimize the burning effect of such alloying elements as Mg (≤5%), Mn (≤15%). A mathematical model was developed. It allows to predict the dynamics of the melting of the electrode wire in the presence of the surrounding plasma arc and to determine the influence of the MIG arc on the volt-ampere characteristics of the plasma arc.Developed, manufactured, and implemented in the Guangdong Welding Institute (Guangzhou, China), as well as in the Welding Joint Stock Company "HUAHENG" (Kunshan, Jiangsu Province, China) a set of equipment for hybrid Plasma-MIG welding. Using this set of equipment a batch of elements of ship structures was manufactured which made of aluminum alloys 1561 and 7075 with a thickness of 5-8 mm and steels up to 12 mm thick in one pass without the development of edges.

Дисертаційна робота присвячена проблемі діагностики та хірургічноголікування пацієнтів з хворобою Ерлахера-Блаунта у різні вікові періоди та різнихстадій протікання захворювання. За результатами клініко-рентгенологічнихдосліджень, з'ясовано, що основними клінічними проявами хвороби ЕрлахераБлаунта є варусна деформація кісток гомілки з порушенням торсійногокомпоненту гомілки, що в свою чергу, призводить до порушення біомеханікивсієї нижньої кінцівки. Найбільш частим та важким ускладненням при лікуванніхвороби Ерлахера-Блаунта є рецидиви захворювання, які можуть траплятися до3-5 разів за весь період лікування до закінчення росту пацієнта. Вік пацієнтівскладав від 1.5 до 15 років. Доведено, що при невчасній діагностиці танеадекватному лікуванні хвороба Блаунта призводить до остеоартрозу колінногосуглоба та інвалідизації пацієнта.На підставі розробленої власної методики оцінки скелетної зрілості зарентгенограмами колінних суглобів вивчена вікова динаміка процесудиспластичної деструкції проксимального метаепіфіза великогомілкової кісткипри хворобі Блаунта, вивчена скелетна зрілість кісток колінного суглоба намомент рецидиву деформації та встановлено фактори ризику рецидивів варусноїдеформації при хворобі Блаунта.На підставі розробленої біомеханічної математичної моделі колінногосуглоба при хворобі Блаунта визначено «критичні» зони навантажень насуглобовий хрящ та деформацію кісток колінного суглоба в до- тапісляопераційному періодах. Отримані дані дали можливість встановитиоптимальні показники корекції механічної осі нижньої кінцівки при хворобіЕрлахера-Блаунта. На основі аналізу напружено-деформованого стану структурколінного суглоба, визначено ступінь корекції кісток гомілки під часоперативного втручання з метою профілактики подальших дегенеративних змінсуглобового хряща в умовах динамічного навантаження. Дані дослідження далиможливість чітко визначити показання до оперативного втручання в пацієнтів зхворобою Блаунта у різні вікові періоди при різних ступенях деформації кістокгомілки.^UThe dissertation studies the problem of diagnosis and surgical treatment ofpatients with Erlacher-Blount's disease in different age periods and different stages ofthe disease. Erlacher-Blount's disease refers to a group of local physeal dysplasia, inwhich distorted development of the medial area of the proximal growth plate of thetibia with the formation of varus deformity is observed. According to the results ofclinical and radiological studies, it was found that the main clinical manifestations ofErlacher-Blount's disease is varus deformity of tibia bones with a violation of thetorsion component of the shin, which in turn leads to a disturbance in the biomechanicsof the entire lower limb. The most frequent and severe complication in the treatmentof Erlacher-Blount's disease is relapse of the disease, which may occur up to 3-5 timesduring the entire period of treatment until the end of the patient's growth. It has beenproven that due to inadequate diagnosis or inadequate treatment, Blount's disease leadsto osteoarthrosis of a knee joint and disability of the patient.The retrospective analysis of the results of Blount's disease treatment conductedon a significant clinical material (250 patients) found that the choice method oftreatment of early-onset form of Blount's disease for children under the age of three isa semi-circular periostomy that gives 98% positive results in this group of patients.In the group of patients older than 3 years old the residual varus strain of the legis determined at the use of semicircular dissection of the periosteum. When applyingcorrective osteotomy according to Shargorodsky in 25% of cases, with the patientsfrom 4 to 15 years old, there was a relapse of deformity requiring repeated surgicaltreatment.According to the data of the retrospective analysis, the structure of relapse of thetibial varus deformity in Blount's disease was analyzed and the criteria for predictionof its relapses were determined on the basis of computer tomography data,determination of skeletal maturity of knee bones, X-ray and morphometricexamination. It was proven that using exclusively minimal invasive surgicalinterventions as semicircular dissection of the periosteum gives 98% positive resultsamong patients under 3 years old; minimally invasive treatment in combination withblocking of growth plates and corrective osteotomies are used for the patients after 3year-old age.According to the clinical, radiological and biochemical methods of the study, acomparative analysis of Erlacher-Blount's disease and rickets was performed. Theevaluation of the obtained data on the peculiarities of the course of the abovementioned diseases makes it possible to predict the further development of orthopedicmanifestations, and to determine the necessity of surgical correction of varusdeformation of the lower extremities at those diseases similar at an early age.The indications for operative treatment in Blount's disease according to age,skeletal maturity of the knee joint, degree of tibial deformity and stage of disease ofthe patient have been developed. Blocking of overlying areas is subject to patients with1-4 stages of deformity, 2-6 stages is according to Langensciold and skeletal maturityof knee bones from 23 to 33 points. (The age of the patient is between 4-14 years old).For patients with 1-2 stages of deformity, 1-2 stage for Langensciold and skeletalmaturity of the knee bones from 18 to 23 points (the age of the patient is 1-4 years old),the semicircular dissection of the periosteum is recommended. For patients with 3-4 degree deformation, 5-6 stages according to Langensciold, with skeletal maturity of30-33 points, corrective osteotomy of the shinbones in combination with temporaryblockage of the bulged areas is recommended. The age of the patient over 14 years oldwhen the knee joint growth plates are closed or are about to close, the presence of 2 ormore epiphyseal bridges on the inner third of the proximal growth area only thecorrective osteotomy of the tibia is recommended. The performed analysis of the results of operative treatment showed that theminimal percentage of complications in the form of relapse was obtained as a result ofminimally invasive surgical treatment such as semicircular dissection of the periosteum(2%), blocking of growth plates (8%), combination of methods of blocking growthplates and corrective osteotomy (12% the highest percentage of relapses was observedwith corrective osteotomies of the tibia (26%). Thus, at the timely diagnosis of thedisease and the use of minimally invasive surgical treatment, the lowest percentage ofcomplications in the form of relapses is observed during operative treatment ofBlount's disease.

З метою покращання результатів лікування хворих на прогресуючу м'язову дистрофію (ПМД) з ортопедичними проявами розроблено та впроваджено діагностичний алгоритм і спеціальну систему її лікування. Досліджено структурно-функціональний стан скелетних м'язів, особливості виникнення та перебігу ортопедичної патології, зроблено її систематизацію. Проаналізовано результати комплексного обстеження 91-го хворого на ПМД, проведеного з використанням клінічних, біохімічних, електроміографічних, статистчних методів дослідження. Встановлено, що деформація стоп діагностується за ПМД Дюшена, Ерба - Рота та Емері - Дрейфуса. За ПМД Дюшена діагностовано найбільше випадків еквінусної деформації стоп (37 %), еквіно-варусної (31 %), порожнистої падаючої стопи (6 %). У осіб, хворих на ПМД Ерба - Рота найбільш поширеними були такі деформації стопи: евінусна - у 36 % обстежених, еквіно-варусна - у 40 %. У пацієнтів з ПМД Емері - Дрейфуса встановлено найбільше випадків еквінусної деформації стоп (у 57 %). З'ясовано, що контрактури у хворих на ПМД є згинальні та симетричні, у більшості випадків формуються у великих суглобах, залежать від стадії захворювання та відзначаються схильністю до постійного прогресування; за ПМД Дюшена діагностуються переважно у плечових (9 %), кульшових (24 %) та колінних (37 %) сгулобах; Ерба - Рота - у кульшових (27 %) та колінних (27 %); Емері - Дрейфуса - у ліктьових (100 %), кульшових (43 %) та колінних (57 %); Ланлузі - Дежеріна - у плечових (100 %). На підставі результатів електроміографічного дослідження встановлено залежність між змінами показників потенціалів рухових одиниць і динамікою патологічного процесу у м'язах. Проведено біохімчне дослідження сироватки крові та м'язової тканини хворих на ПМД. Об'єктивно оцінено активність патологічного процесу та встановлено залежність між активністю ферментів енергетичного обміну у сироватці крові та м'язовій тканині та клініко-ортопедичними проявами ПМД. Виявлено, що дана залежність найбільш виражена у хворих з швидкопрогресуючими формами ПМД, найменше - з повільнопрогресуючими. Експериментально доведено, що впровадження розробленого діагностично-лікувального алгоритму та системи ортопедичного лікування хворих на ПМД сприяє досягненню позитивних результатів лікування у 73 % випадків.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст