Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
Оценка эффективности некоторых способов виброизоляции существующих зданий и сооружений от вибродинамических воздействий, распространяющихся в грунтовой среде
Get PDFThe paper presents calculations of various design schemes for vibration isolation of a building with a reinforced concrete frame from a source of vibrodynamic exposure located outside it. It is noted that in most studies, the maximum value of the velocity of vertical vibrations of the foundation or soil in front of it is used as a criterion for the risk of damage to load-bearing building structures. The main factors that determine the risk of damage to structures are identified. These include the engineering and geological conditions of the soil at the base of the affected foundations, the degree of damage to the building, the type and design of the building or structure, the vibration frequency, the duration of the vibration, the distance to the vibration source, the type of vibration source, the material of the structure and the type of foundation. Based on the analysis of factors that determine the risk of damage to structures, the parameters of a building or structure that are least sensitive to vibrodynamic effects and have greater operational reliability are identified. It should be with a frame made of reinforced concrete or steel, not damaged, located on foundations of pile-racks in strong, low-moisture coarse sands or hard clays. The proposed design schemes for vibration isolation are mainly based on one of the vibration damping mechanisms in the soil medium – scattering on inhomogeneities. The finite element method has been used as the main tool for theoretical research. The ground medium has been considered as an elastic inertial array bounded by non-reflecting boundaries. The reliability of its application for calculating the development of dynamic processes in the system “oscillation source – propagation medium – oscillation receiver” has been confirmed by verification based on data from small-scale laboratory experiments. The use of the finite element method (FEM) makes it possible to take into account the spatial variability of soil conditions, the properties of materials, the design features of buildings and structures, the magnitude, direction and point of application of the dynamic load, as well as to model and optimize various vibration protection schemes. Seven variants of vibration isolation have been considered: the device of an inertial slab on the surface of the soil medium between the vibration source and the building, the installation of a vertical screen from gas-filled cylinders under pressure, a combination of these methods, the installation of a pile field in the soil medium, the reinforcement of the columnar slab foundations of the building with micropiles, the installation of a ribbed slab on the surface soil environment between the source and receiver of oscillations, the device of a reinforced concrete cage around the foundation-source of oscillations. The effectiveness of each method of vibration isolation has been evaluated by the damping coefficient K, a parameter showing how many times the speed of vertical oscillations of the building foundation decreases. Among the above methods of vibration isolation, two most effective options have been identified: in the form of a horizontal inertial slab of reinforced concrete on the surface of a soil mass (4.5-fold reduction in the rate of vertical vibrations), and a vertical barrier made of pressurized gas-filled cylinders (reduction in the rate of vertical vibrations by 3.32 times).В статье приводятся расчеты различных конструктивных схем виброизоляции здания с железобетонным каркасом от источника вибродинамического воздействия, расположенного за его пределами. Отмечается, что в большинстве исследований в качестве критерия риска повреждения несущих строительных конструкций используют максимальную величину скорости вертикальных колебаний фундамента или грунта перед ним. Выделены основные факторы, определяющие риск повреждения конструкций, к которым относятся: инженерно-геологические условия грунта в основании фундаментов, подвергающихся воздействию, степень повреждения здания, тип и конструкция здания или сооружения, частота колебаний, продолжительность действия вибрации, расстояние до источника колебаний, вид источника колебаний, материал сооружения и тип фундамента. На основании анализа факторов, определяющих риск повреждения конструкций, выделены параметры здания или сооружения, наименее чувствительного к вибродинамическим воздействиям и обладающего большей эксплуатационной надежностью. Оно должно быть с каркасом из железобетона или стали, не иметь повреждений, располагаться на фундаментах из свай-стоек в прочных маловлажных крупных песках или твердых глинах. Предлагаемые конструктивные схемы виброизоляции в основном базируются на одном из механизмов демпфирования колебаний в грунтовой среде – рассеянии на неоднородностях. В качестве основного инструмента теоретических исследований использовался метод конечных элементов. Грунтовая среда рассматривалась как упругий инерционный массив, ограниченный неотражающими границами. Достоверность его применения для расчета развития динамических процессов в системе «источник колебаний – среда распространения – приемник колебаний» была подтверждена верификацией на основании данных маломасштабных лабораторных опытов. Использование метода конечных элементов позволяет учесть пространственную изменчивость грунтовых условий, свойства материалов, конструктивные особенности зданий и сооружений, величину, направление и точку приложения динамической нагрузки, а также осуществлять моделирование и оптимизацию различных схем виброзащиты. Рассмотрены семь вариантов виброизоляции: устройство инерционной плиты на поверхности грунтовой среды между источником колебаний и зданием, установка вертикального экрана из газонаполненных баллонов под давлением, комбинация указанных способов, устройство свайного поля в грунтовой среде, усиление столбчатых плитных фундаментов здания микросваями, устройство ребристой плиты на поверхности грунтовой среды между источником и приемником колебаний, устройство железобетонной обоймы вокруг фундамента-источника колебаний. Эффективность каждого способа виброизоляции оценивалась коэффициентом демпфирования К, параметром, показывающим, во сколько раз уменьшается скорость вертикальных колебаний фундамента здания. Среди указанных выше способов виброизоляции выделены два наиболее эффективных варианта в виде горизонтальной инерционной плиты из железобетона на поверхности грунтового массива (снижение скорости вертикальных колебаний в 4,5 раза) и вертикального барьера из газонаполненных баллонов под давлением (снижение скорости вертикальных колебаний в 3,32 раза)
Факторы развития корпоративного управления в Китае
Get PDFРurpose of the work is to develop the theory of corporate management of Chinese transnational corporations (TNC) by identifying and substantive characteristics of the factors influencing these relations. The methodological main of research are systemic and comparative analysis, the method of conceptualization of scientific ideas, the method of qualitative and quantitative assessment, the subjective approach. The following are identified as the main factors determining the directions, tools and forms of development of corporate management in China: strengthening economic interdependence within macroregions, including through transnational corporations, with the growth of economic and geopolitical confrontation between macro-regions; high rates of economic growth of the country, requiring the expansion of transnational forms of doing business in order to stimulate exports and provide access to the necessary import resources; expansion of the private sector while maintaining state control over assets in key industries and the development of the national stock market; the ongoing credit and financial policy of the state, which provides Chinese TNCs with privileged access to financial resources; reconfiguration of the global technological space in favor of China, which contributes to the development of Chinese TNCs in the ICT (information and communication technologies) sector and the improvement of corporate management on a new technological basis; the leading role of the Communist Party in the political life of the country, which allows Chinese TNCs to use political capital to increase competitiveness; national cultural and worldview features that contribute to the formation of a specific culture of corporate management (guangxi), characterized by a high level of social capital and a focus primarily on collective interests. The novelty of the results obtained lies in the disclosure of a variety of factors and the mechanism of their influence on the corporate management of Chinese TNCs, a high degree of interdependence of internal and external factors, as well as in the study of economic, political and cultural factors not in isolation, but in the unity of their influence on the object of study, which allows significantly improve the quality of economic analysis of the development of corporate management in China.Цель работы – развить теорию корпоративного управления китайскими транснациональными корпорациями за счет выявления и содержательной характеристики факторов, влияющих на эти отношения. Методологической основой исследования выступили метод системного и сравнительного анализа, метод концептуализации научных идей, метод качественной и количественной оценки, субъектный подход. В качестве основных факторов, определяющих направления, инструменты и формы развития корпоративного управления в Китае, выделены следующие: усиление экономической взаимозависимости в рамках макрорегионов, в том числе через транснациональные корпорации, при нарастании экономического и геополитического противостояния между макрорегионами; высокие темпы экономического роста страны, требующие расширения транснациональных форм ведения бизнеса с целью стимулирования экспорта и обеспечения доступа к необходимым импортным ресурсам; расширение частного сектора при сохранении государственного контроля над активами в ключевых отраслях и развитие национального фондового рынка; проводимая кредитно-финансовая политика государства, которая обеспечивает для китайских ТНК привилегированный доступ к финансовым ресурсам; изменение конфигурации глобального технологического пространства в пользу Китая, что способствует развитию китайских ТНК в ИКТ-секторе и совершенствованию корпоративного управления на новой технологической основе; ведущая роль коммунистической партии в политической жизни страны, что позволяет китайским ТНК использовать политический капитал для повышения конкурентоспособности; национальные культурные и мировоззренческие особенности, которые способствуют формированию специфической культуры корпоративного управления (гуанси), отличающейся высоким уровнем социального капитала и ориентацией преимущественно на коллективные интересы. Новизна полученных результатов заключается в раскрытии разнообразия факторов и механизма их влияния на корпоративное управление китайских ТНК, высокой степени взаимозависимости внутренних и внешних факторов, а также в изучении экономических, политических и культурных факторов не обособленно, а в единстве их влияния на объект исследования, что позволяет значительно повысить качество экономического анализа развития корпоративного управления в Китае
Применяемые изоляционные покрытия распределительных газопрово-дов в Республике Беларусь и их характеристика
Get PDFGas distribution system is a production complex, which is part of the gas supply system and consists of organizational and economically interconnected facilities designed to organize the supply of gas directly to consumers. On the national basis of the gas distribution system is formed by about 67.0 thousand km of external distribution gas pipelines, 28.0 thousand km of which are underground steel pipelines. As potentially hazardous objects, steel underground distribution pipelines are subject to higher requirements for corrosion protection. As a rule, they are provided with complex anticorrosion protection, an obligatory component of which is insulation coatings. Taking into account the above mentioned, the definition of general indicators characterizing condition of insulation, the degree of its wear is an actual task. To solve it, for the first time, we have analyzed an array of long-term statistical data on defects of protective coatings of distribution gas pipelines, detected by instrumental method. The values of specific defect density Dd and damageability Ad have been determined for all types of applied protective coatings. The best values have been found for insulation on the basis of heat-shrinkable tapes. The characteristic damage of the protective coating on the basis of bituminous mastics (microcracks), which can be used as an indicator of aging of this type of insulation, has been determined. It has been shown that defect formation in the insulation coatings of gas pipelines up to the present time is, as a rule, a low-intensive process, which has been confirmed, among other things, for gas pipelines operated for a long time. The obtained results were included into the justification of abolition of the previously used 40-year normative service life of steel gas pipelines in the new edition of the Rules of Technical Safety in the Field of Gas Supply of the Republic of Belarus.Газораспределительная система – производственный комплекс, входящий в систему газоснабжения и состоящий из организационно и экономически взаимосвязанных объектов, предназначенных для организации снабжения газом непосредственно потребителей. В масштабах республики потребители – это 3,7 млн газифицированных квартир, более 9 тыс. коммунально-бытовых организаций непроизводственного характера и 4 тыс. промышленных предприятий с общим потреблением природного газа до 20 млрд м3 в год. Основу газораспределительной системы составляют около 67 тыс. км наружных распределительных газопроводов, 28 тыс. км из которых – это стальные газопроводы в подземном исполнении. К обеспечению защиты от коррозии стальных подземных распределительных газопроводов, как потенциально опасных объектов, предъявляются повышенные требования. Они, как правило, обеспечиваются комплексной антикоррозийной защитой, обязательной составляющей которой являются изоляционные покрытия. Учитывая изложенное, определение общих показателей, характеризующих состояние изоляции, степень ее износа, является актуальной задачей. Для ее решения впервые проанализирован массив многолетних статистических данных о дефектах защитных покрытий распределительных газопроводов, выявляемых приборным методом. Определены величины удельной плотности дефектов и повреждаемости для всех видов применяемых защитных покрытий. Наилучшие показатели выявлены у изоляции на основе термоусаживаемых лент. Определено характерное повреждение защитного покрытия на основе битумных мастик (микротрещины), которое возможно использовать в качестве индикатора старения данного вида изоляции. Показано, что дефектообразование в изоляционных покрытиях газопроводов до настоящего времени представляет собой, как правило, малоинтенсивный процесс, что подтверждено в том числе для длительно эксплуатируемых газопроводов. Полученные результаты вошли в обоснование отмены ранее применявшегося 40-летнего нормативного срока службы стальных газопроводов в новой редакции Правил по обеспечению промышленной безопасности в области газоснабжения Республики Беларусь
Современные средства обеспечения безопасности во время движения кабины лифта вверх и при ее остановке в этажной площадке
Get PDFElevators are potentially dangerous objects and, despite the fairly high safety of modern elevators, which is regulated by industrial safety rules, State Standards and manufacturer’s instructions, the requirements for elevators are constantly becoming more stringent. According to clause 5.6.1.1 (b) and clause 5.6.6 of GOST [All-Union State Standard] 33984.1–2016, it is required to prevent overspeeding when moving the cabin in both directions (up and down). To meet this requirement, elevators can be equipped with two single-acting speed limiters, one of which activates single-acting safety devices located on the car, and the second on the elevator counterweight. However, this solution leads to duplication of the safety system (in addition to two speed limiters and safety catches, two tensioners, two speed limiter ropes and a double number of limit switches are additionally required). This can only be justified in cases where there are used premises under the pit of the elevator shaft, for example an underground parking lot. This paper discusses elevator safety devices that meet the new requirements of modern domestic and foreign standards (EN 81–20:2014): double-acting safety devices and speed limiters, a system for preventing unintentional movement of the car (counterweight). Catchers and a speed limiter are interconnected devices that prevent the cabin (counterweight) from falling in the event of a break or when the supporting ropes are weakened, and also stop the cabin (counterweight) if the speed is unacceptable. However, as practice has shown, cases of uncontrolled upward movements of the elevator and while the elevator is parked with open doors are possible. This leads to accidents and injuries to passengers. The proposed designs of the limiter and catcher allow this to be avoided. Recommendations are proposed for modernizing old elevators, and, as a result, increasing their level of safety.Лифты относятся к потенциально опасным объектам и, несмотря на достаточно высокую безопасность современных лифтов, которая регламентируется правилами по промышленной безопасности, ГОСТами и инструкциями завода-изготовителя, требования к лифтам постоянно ужесточаются. Согласно п. 5.6.1.1 (б) и п. 5.6.6 ГОСТ 33984.1–2016, необходимо предотвращать превышение скорости при перемещении кабины в обоих направлениях (и вверх и вниз). Для выполнения этого требования лифты могут оснащаться двумя ограничителями скорости одностороннего действия, один из которых приводит в действие ловители одностороннего действия, размещенные на кабине, а второй – на противовесе лифта. Однако такое решение ведет к дублированию системы безопасности (помимо двух ограничителей скорости и ловителей, дополнительно требуются два натяжных устройства, два каната ограничителя скорости и двойное количество концевых выключателей). Это может быть оправдано только в случаях, когда под приямком лифтовой шахты находятся используемые помещения, например подземная парковка. В данной статье рассмотрены устройства безопасности лифта, соответствующие новым требованиям современных отечественных и зарубежных стандартов (EN 81–20:2014): ловители и ограничители скорости двухстороннего действия, система предотвращения непреднамеренного движения кабины (противовеса). Ловители и ограничитель скорости представляют собой взаимосвязанные устройства, которые предотвращают падение кабины (противовеса) в случае обрыва или при ослаблении несущих канатов, а также останавливают кабину (противовес) при недопустимом превышении скорости. Однако, как показала практика, возможны случаи неконтролируемых движений лифта вверх и во время стоянки лифта с открытыми дверями. Это приводит к авариям и травматизму пассажиров. Предложенные конструкции ограничителя и ловителя позволяют этого избежать. Даны рекомендации по модернизации старых лифтов и, как следствие, повышению их уровня безопасности.
Расчет кольцевого свайно-плитного фундамента при условии нахождения части плиты в одной плоскости
Get PDFThe problem of calculating a ring slab on piles on an elastic foundation is considered, provided that a part of the slab is in the same plane. A similar problem arises in practice when calculating the pile-slab foundation of chimneys of a thermal power plant. The calculation is performed using the method of B. N. Zhemochkin – a mixed method of structural mechanics, where the unknown forces in the cut connections of B. N. Zhemochkin at the contact of the slab and the elastic base, the linear and angular displacements of the introduced pinching on the slab, the springs that simulate the piles and the unknown forces that cause movement of part of the annular slab in one plane. The external vertical force and moment are considered as known. A system of linear algebraic equations has been formed in a general form to solve the problem. The results are obtained for a circular pile-slab foundation of a chimney. Graphs are presented of the distribution of contact stresses, displacements for several sections of the foundation slab, forces in piles and external loads that cause movement of a part of the slab in one plane. The results obtained can be included in the regulatory documents of the Republic of Belarus and the Russian Federation.Рассмотрена задача расчета кольцевой плиты на сваях на упругом основании при условии нахождения части плиты в одной плоскости. Подобная задача возникает в практике при расчете свайно-плитного фундамента дымовых труб ТЭЦ. Расчет выполняется способом Б. Н. Жемочкина – смешанным методом строительной механики, где за неизвестные принимаются усилия в разрезанных связях Б. Н. Жемочкина на контакте плиты и упругого основания, линейное и угловые перемещения введенного защемления на плите, пружинах, которыми моделируются сваи, и неизвестные усилия, вызывающие перемещения части кольцевой плиты в одной плоскости. Известными считаются внешние вертикальная сила, момент. Сформирована в общем виде система линейных алгебраических уравнений для решения поставленной задачи. Получены результаты для кольцевого свайно-плитного фундамента дымовой трубы. Приводятся графики распределения контактных напряжений, перемещений для нескольких сечений фундаментной плиты, усилий в сваях и внешней нагрузки, вызывающей перемещения части плиты в одной плоскости. Полученные результаты могут быть заложены в нормативные документы Республики Беларусь и Российской Федерации
Алгоритм расчета надежности единичного линейного участка стального подземного трубопровода
Get PDFOne of the most widespread technical systems in the world is underground steel pipeline communications (heat pipelines, main and distribution oil and gas pipelines, etc.). Accordingly, reliability assessment of such technical systems and their components is of great theoretical and practical interest. At the modern level of development, reliability calculation has become a mandatory stage in the design and diagnostics (during operation) of any technical systems in ge-neral, and in particular pipeline systems. A reliable calculation, either explicitly or implicitly, is always based on the model of the object being calculated. It is the adequacy of the model to the real physical relations and processes inside the technical object that determines the accuracy and practical value of calculation methods. It is proposed to consider a single linear section of an underground steel pipeline as a complex technical system of unequal elements from the point of view of reliability – the main element (steel pipe) and auxiliary protective elements combined into subsystems (blocks). The algorithm for calculating the reliability of the object is based on the method of block diagrams, taking into account the influence of the aftereffect of the failure of an auxiliary element (elements) on the reliability parameters of the main element, which more adequately reflects the specific features of the design and operation of steel pipelines compared with the applied static models. The variants of structural design of a steel underground gas pipeline with a protective insulation coating and with complex corrosion protection (insulation and electrochemical protection) are considered, for which refined formulas are obtained for calculating the main reliability (failure-free) indicators.Наиболее распространенные технические системы в мире – стальные трубопроводные коммуникации в подземном исполнении (теплопроводы, магистральные и распределительные нефте- и газопроводы и пр.). Соответственно оценка надежности таких технических систем и их составных частей представляет большой теоретический и практический интерес. На современном уровне развития расчет надежности стал обязательным этапом при проектировании и диагностировании (в процессе эксплуатации) ответственных технических систем и в частности трубопроводных. В основе надежностного расчета, в явном или неявном виде, всегда лежит модель рассчитываемого объекта. Именно от адекватности модели реальным физическим связям и процессам внутри технического объекта зависят точность и практическая ценность расчетных методик. Предлагается рассматривать единичный линейный участок стального подземного трубопровода как сложную техническую систему из неравноценных с точки зрения надежности элементов – основного элемента (стальной трубы) и вспомогательных защитных элементов, объединенных в подсистемы (блоки). Алгоритм расчета надежности объекта построен на основе метода структурных схем (блок-схем) с учетом влияния эффекта последействия отказа вспомогательного элемента (элементов) на параметры надежности основного элемента, что более адекватно отражает специфические особенности устройства и функционирования стальных трубопроводов по сравнению с применяемыми статическими моделями. Рассмотрены варианты конструктивного исполнения стального подземного трубопровода с защитным изоляционным покрытием и с комплексной защитой от коррозии (изоляция и электрохимическая защита), для которых получены уточненные формулы для расчета основных показателей надежности (безотказности).
Влияние электрических характеристик импульсного источника питания СВЧ магнетрона на условия формирования плазмы в вакуумной камере плазмотрона резонаторного типа
Get PDFThe paper presents the research results of the influence of the electrical characteristics of a pulsed microwave magnetron power supply on the microwave discharge generation conditions, determined by the operating mode of the generating system as a whole. Plasma was formed in a vacuumized reaction-discharge volume located inside a rectangular resonator chamber. Depending on the operating modes of the microwave magnetron power supply, studies have been conducted for three modes of microwave discharge plasma generation: pulsed mode with a duty factor S ≈ 2; pulsed mode with a duty factor S ≈ 1.15; continuous mode. Probe measurements of the microwave power in the microwave discharge plasma volume and its local conductivity have been carried out. The paper presents the dependence of the power of microwave energy in the central area of the reaction-discharge quartz chamber of a microwave plasmotron on the amount of power consumed by the microwave magnetron, as well as the distribution of the electrical component of the microwave discharge plasma along the length and cross-sectional plane of the working volume. It has been established that for all studied modes of operation of the power source, with an increase in the power consumption of the microwave generator system, an increase in the microwave power recorded in the central region of the plasma discharge is characteristic. The continuous generation mode is characterized by a decrease in the uneven distribution of electromagnetic energy along the axis of the discharge chamber. It is shown that the transition from a pulsed to a continuous mode of microwave plasma discharge generation at the same level of power consumption by the generating system is characterized by a decrease in the value of the registered microwave power in the microwave discharge plasma volume and an increase in its local conductivity in particular areas of the reaction-discharge volume.Изучено влияние электрических характеристик импульсного источника питания сверхвысокой частоты (СВЧ) магнетрона на условия формирования СВЧ разряда, определяемые режимом работы СВЧ генераторной системы в целом. Формирование плазменного разряда осуществлялось в вакуумируемом реакционно-разрядном объеме, расположенном внутри прямоугольной резонаторной камеры. В зависимости от режимов работы источника электропитания СВЧ магнетрона проведены исследования для трех режимов генерации плазмы СВЧ разряда (импульсный режим со скважностью S ≈ 2; импульсный режим со скважностью S ≈ 1,15; непрерывный режим). Выполнены зондовые измерения величины мощности СВЧ в объеме плазмы СВЧ разряда и ее локальной проводимости. В работе представлены зависимость мощности СВЧ энергии в центральной области реакционно-разрядной кварцевой камеры СВЧ плазмотрона от величины потребляемой СВЧ магнетроном мощности, а также распределение электрической составляющей плазмы СВЧ разряда по длине и плоскости сечения рабочего объема. Установлено, что для всех исследуемых режимов работы источника питания с повышением потребляемой мощности СВЧ генераторной системой характерно увеличение СВЧ мощности, регистрируемой в центральной области плазменного разряда. Для непрерывного режима генерации свойственно снижение неравномерности распределения электромагнитной энергии по оси разрядной камеры. Показано, что переход от импульсного к непрерывному режиму формирования плазменного СВЧ разряда при одинаковом уровне энергопотребления генераторной системой характеризуется снижением величины регистрируемой СВЧ мощности в объеме плазмы СВЧ разряда и ростом ее локальной проводимости в отдельных зонах реакционно-разрядного объема
Аспекты создания многослойных покрытий методом плазменного напыления
Get PDFIn the work, taking into account the state of the issue in the field of applying multilayer heat-shielding and wear-resistant coatings, directions of research are substantiated. The objectives of the development are: improvement of powder materials containing zirconium dioxide partially stabilized with yttrium oxide for plasma deposition of heat-shielding coa-tings; improvement of powder materials containing oxide ceramics and nickel-based alloys for plasma deposition of wear-resistant coatings; development of technological parameters of plasma spraying and subsequent processing by the effects of compression plasma on the coating; analysis of the quality of protective coatings obtained using the optimal technology by studying their structure and physical and mechanical properties. The ZrO2 – 7 % Y2O3 particles contain the predominant tetragonal Y0.15Zr0.85O0.93 phase, monoclinic and cubic ZrO2 phases, and the Al2O3–TiO2–Ni–Cr–Al–Y–Ta composition contains the Cr1.12Ni2.88 phase of the nickel-based solid solution, the a-Al2O3, g-Al2O3 phases, and the orthorhombic phase of titanium oxide TiO2 that contribute to its wear resistance. subsequent optimization of technological parameters for the process of plasma spraying of multilayer heat-shielding and wear-resistant coatings. Technological parameters for the process of plasma spraying of multi-layer heat-shielding and wear-resistant coatings are investigated with subsequent optimization. The optimization criteria were the utilization factor of the sprayed powder material and the structure of the coatings. The influence of the spraying distance on the values of operational characteristics of the formed plasma coatings on Al2O3–TiO2–Ni–Cr–Al–Y–Ta has been studied. The obtained results of controlling the phase composition of coatings by varying the chemical composition of powder materials are presented. In the process of deposition, the differences in the phase composition of the formed material are the more significant, the more inhomogeneous the distribution of elements in the initial powder material. Tests have been carried out for cyclic testing in an oven at a maximum temperature within 1300 °C of heat-shielding coatings to determine their heat resistance. They proved the influence of the phase composition of the formed coatings on their ability to withstand high-temperature oxidation.. В работе с учетом состояния вопроса в области нанесения многослойных теплозащитных и износостойких покрытий обоснованы направления исследований. Задачами разработки являются: совершенствование порошковых материалов, содержащих частично стабилизированный оксидом иттрия диоксид циркония для плазменного нанесения теплозащитных покрытий; совершенствование порошковых материалов, содержащих оксидную керамику и сплавы на основе никеля для плазменного нанесения износостойких покрытий; отработка технологических параметров плазменного напыления и последующей обработки воздействиями на покрытие компрессионной плазмы; анализ качества полученных по оптимальной технологии защитных покрытий путем исследования их структуры и физико-механических свойств. Частицы ZrO2 – 7 % Y2O3 содержат преобладающую тетрагональную фазу Y0,15Zr0,85O0,93, моноклинную и кубическую фазы ZrO2, а композиция Al2O3–TiO2–Ni–Cr–Al–Y–Ta содержит способствующие ее износостойкости фазу Cr1,12Ni2,88 твердого раствора на основе никеля, фазы a-Al2O3, g-Al2O3, орторомбическую фазу оксида титана TiO2. Исследованы с последующей оптимизацией технологические параметры для процесса плазменного напыления многослойных теплозащитных и износостойких покрытий. Критериями оптимизации служили коэффициент использования напыляемого порошкового материала и структура покрытий. Исследовано влияние дистанции напыления на значения эксплуатационных характеристик сформированных плазменных покрытий на Al2O3–TiO2–Ni–Cr–Al–Y–Ta. Приведены полученные результаты регулирования фазового состава покрытий с помощью варьирования химического состава порошковых материалов, отличия в фазовом составе сформированного материала тем значительнее, чем более неоднородно распределение элементов в исходном порошковом материале. Проведены испытания на циклическое тестирование в печи при максимальной температуре в пределах 1300 °C теплозащитных покрытий для выявления их термостойкости. Они доказали влияние фазового состава сформированных покрытий на их способность противостоять высокотемпературному окислению.
Назначение и обоснование традиционных режимов тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий
Get PDFThe paper presents the comparative characteristics of the most common modes of heat and moisture treatment (HMT), their advantages and disadvantages, as well as proposals for optimizing the HMT stages to obtain the maximum effect of accelerating concrete hardening through the use of thermal energy. Heat and moisture treatment of concrete is one of the most difficult stages in the technology of prefabricated and monolithic concrete. The basis for the durability of structures, their uninterrupted service during the design period of operation is a properly selected HMT mode, which improves the quality of products and reduces material costs in the form of a reduction in energy costs. Therefore, the still practiced simplified methods for selecting the HMT mode are unacceptable. Only under the condition of strict and scientifically substantiated consideration of a complex of factors influencing the ongoing processes of formation of the structure of cement stone and concrete, and the interaction between them, it is possible to obtain concrete with the required characteristics. Depending on the requirements for the finished material, based on knowledge of the mechanism of heat and mass transfer, rational methods and modes of heat treatment of concrete and reinforced concrete products can be calculated. A variety of HMT modes is due to the desire to reduce the possibility of defects in the concrete structure (for example, modes with a stepped or curvilinear temperature increase, which reduces the temperature gradient across the product section), to reduce energy costs (modes with the exclusion of the isothermal holding stage), etc. In the process of HMT of concrete and reinforced concrete products, a number of chemical and physical transformations of the concrete mixture (concrete) occur, as a result of which various defects in the structure of the material may appear, which worsen its properties (strength, permeability, shrinkage, creep and, in general, durability of concrete). Modern technology for the production of concrete and reinforced concrete products and structures provides for the introduction of various chemical additives, their effect on the hardening of concrete at elevated temperatures, unfortunately, is not sufficiently reflected in the specialized literature. For example, the duration of the total cycle of concrete HMT when using chemical additives – hardening accelerators can be reduced by reducing the periods of preliminary exposure, temperature rise and the duration of isothermal exposure; and the use of plasticizers, depending on their type and content, can lead to a lengthening of the cycle. It is necessary to have analytical dependencies for calculating HMT modes and a computer model of the concrete hardening process at elevated temperatures.В статье рассмотрены сравнительные характеристики наиболее распространенных режимов тепловлажностной обработки (ТВО), их достоинства и недостатки, а также предложения по оптимизации этапов ТВО для получения максимального эффекта ускорения твердения бетона за счет использования тепловой энергии. Тепловлажностная обработка бетона – один из самых сложных этапов в технологии сборного и монолитного бетона. Основой долговечности конструкций, их бесперебойной службы в течение проектного срока эксплуатации является правильно подобранный режим ТВО, который обеспечивает повышение качества изделий и снижает материальные затраты в виде сокращения энергозатрат. Поэтому неприемлемы до сих пор практикуемые упрощенные методики подбора режима ТВО. Только при условии строгого и научно обоснованного учета комплекса факторов, оказывающих влияние на протекающие процессы формирования структуры цементного камня и бетона и взаимодействия между ними, возможно получение бетона с требуемыми характеристиками. В зависимости от требований, предъявляемых к готовому материалу на основе знания механизма тепломассопереноса, могут быть рассчитаны рациональные методы и режимы термообработки бетонных и железобетонных изделий. Разнообразие режимов ТВО обусловлено стремлением уменьшить возможность образования дефектов в структуре бетона (например, режимы со ступенчатым либо криволинейным набором температуры, что снижает градиент температур по сечению изделия), сократить энергозатраты (режимы с исключением стадии изотермической выдержки) и др. В процессе ТВО бетонных и железобетонных изделий происходит ряд химических и физических преобразований бетонной смеси (бетона), в результате которых возможно появление различных дефектов в структуре материала, ухудшающих его свойства (прочность, проницаемость, усадку, ползучесть и в целом долговечность бетона). Современная технология производства бетонных и железобетонных изделий и конструкций предусматривает введение разнообразных химических добавок, влияние которых на твердение бетона при повышенных температурах, к сожалению, недостаточно отражено в специальной литературе. Например, длительность общего цикла ТВО бетона при использовании химических добавок – ускорителей твердения может быть сокращена за счет уменьшения периодов предварительной выдержки, подъема температуры и продолжительности изотермической выдержки; а применение пластификаторов в зависимости от их вида и содержания может привести к удлинению цикла. Необходимо иметь аналитические зависимости для расчетов режимов ТВО и компьютерную модель процесса твердения бетона при повышенных температурах
Оптимизация обработки стали 12Х18Н9Т кольцевыми лазерными пучками
Get PDFUsing the MOGA genetic algorithm built into the DesignXplorer module of the ANSYS Workbench program, optimization of laser processing of 12Х18Н9Т-steel by annular beams has been performed. The calculation of temperature fields has been carried out taking into account the dependence of the thermophysical properties of the material on temperature by the finite element method in the ANSYS Workbench program. A regression model has been obtained for processing 12Х18Н9Т-steel by annular laser beams using a face-centered variant of the central compositional plan of the experiment. The power density and duration of laser radiation pulses, the outer and inner diameters of the laser beam in the processing plane were used as variable factors. The penetration depths of the material and the maximum temperatures in the laser processing zone were used as responses. The influence of processing parameters on the penetration depths of the material in the laser impact zone and the maximum temperature values has been evaluated. It has been established that the depth of penetration of the material and the maximum temperatures are most affected by the power density of laser radiation. Optimization of laser processing of 12Х18Н9Т-steel by annular beams was carried out by setting the limiting values of the maximum tempe-rature in the processing zone for three variants of the minimum penetration depth. The parameters obtained as a result of optimization using the MOGA algorithm and the parameters obtained as a result of finite element modeling are compared. The maximum relative error of the results when determining the maximum temperatures did not exceed 1 % and when determining the maximum penetration depths did not exceed 6 %.В работе с использованием генетического алгоритма MOGA, встроенного в модуль DesignXplorer программы ANSYS Workbench, выполнена оптимизация лазерной обработки стали 12Х18Н9Т кольцевыми пучками. Расчет температурных полей проводили с учетом зависимости теплофизических свойств материала от температуры методом конечных элементов в программе ANSYS Workbench. Получена регрессионная модель обработки стали 12Х18Н9Т кольцевыми лазерными пучками с использованием гранецентрированного варианта центрального композиционного плана эксперимента. В качестве варьируемых факторов использовали плотность мощности и длительность импульсов лазерного излучения, внешний и внутренний диаметры лазерного пучка в плоскости обработки, в качестве откликов – глубины проплавления материала и максимальные температуры в зоне лазерной обработки. Произведена оценка влияния параметров обработки на глубины проплавления материала в зоне лазерного воздействия и максимальные значения температуры. Установлено, что на глубины проплавления материала и максимальные температуры наибольшее воздействие оказывает плотность мощности лазерного излучения. Оптимизацию лазерной обработки стали 12Х18Н9Т кольцевыми пучками выполняли при задании предельных значений максимальной температуры в зоне обработки для трех вариантов минимальной глубины проплавления. Выполнено сравнение параметров, полученных в результате оптимизации с использованием алгоритма MOGA, и параметров, полученных в результате конечно-элементного моделирования. Максимальная относительная погрешность результатов при определении максимальных температур не превысила 1 %, при определении максимальных глубин проплавления – 6 %