Приведены результаты исследования физико-механических свойств эпоксидной смолы и полидисперсной смеси кварцевого песка. В качестве дисперсионной среды использовалась модификация эпоксидной смолы L c отвердителем EPH 161, а в качестве дисперсного материала смеси двух сортов кварцевого песка, условно названные «мелкий» и «крупный», с двумя характерными размерами частиц. Приведены микрофотографии частиц. Построены гистограммы распределения частиц по размерам. Для определения наличия разницы между средними значениями двух независимых выборок был рассчитан t-критерий Стьюдента. Показана статистическая различимость этих двух выборок. Измерены пористость и проницаемость смеси в зависимости от доли одного компонента относительно другого. Показано, что пористость каждого из компонентов имеет почти одинаковые значения, а зависимость пористости смеси имеет минимум при 40 % содержании «мелкого» песка. Построена зависимость проницаемости от соотношения компонентов. Рассчитано изменение эффективного радиуса пор в зависимости от доли «мелких» частиц. Механические испытания полимеризованных образцов выполнены на универсальной испытательной машине ZWIC Z-250. Выявлена немонотонная зависимость предельной прочности полимеризованных образцов на растяжение и сжатие в зависимости от доли «мелких» частиц. Вычислены коэффициенты парной линейной корреляции механических характеристик с пористостью среды. Показано, что между деформациями растяжения и сжатия наблюдается обратная связь.

Разработана электромеханическая математическая модель нахождения локации одиночного силового воздействия – вдавливания жесткой шаровой частицы в сенсорную поверхность индикаторного пьезоэлектрического MDS-покрытия со встроенной двойной спиралью электродов. Рассмотрено формирование информативных электрических импульсов напряжения на дугах электродов двойной спирали в круговой зоне возмущения индикаторного покрытия как результата деформирования пьезоэлектрика между электродами при вдавливании жесткой шаровой частицы. Форма и длительность информативных электрических импульсов напряжения как функций от времени найдены по решению соответствующего дифференциального уравнения с учетом пьезоэлектрических и геометрических характеристик, величины, неравномерности, длительности и удаленности от эпицентра действующего на каждую из «пьезоячеек» – дуг возмущения сенсорной спирали «электрод/пьезоэлектрик/электрод» внутри круговой зоны возмущения индикаторного покрытия. Число генерируемых и регистрируемых импульсов пропорционально отношению радиуса зоны возмущения и шага сенсорной спирали индикаторного покрытия; при этом величина радиуса зоны возмущения пропорциональна диагностируемой силе. Получено простое и удобное для практического применения аналитическое решение локации – нахождения полярных координат эпицентра силового воздействия, при этом точность локации улучшается при увеличении числа витков спирали, т.е. при уменьшении шага сенсорной спирали относительно радиуса зоны возмущения.

Активное развитие механических метаматериалов в настоящее время привело к широкому применению ауксетичных структур в различных приложениях, отличающихся условиями нагружения. В данном исследовании изучается термомеханическое поведение новых цилиндрических ауксетичных решетчатых структур путем анализа взаимосвязи между их деформационными характеристиками и коэффициентом термического расширения (КТР) материала. В отличие от традиционных ауксетичных цилиндров, плоскость ауксетичности разработанных моделей расположена перпендикулярно оси цилиндра, что определяет специфику их поведения. Для понимания поведения ауксетичных решеток под комбинированными термическими и механическими нагрузками были проведены вычислительные эксперименты на основе метода конечных элементов (МКЭ). Исследовались деформации как прямоугольных, так и цилиндрических решетчатых структур. Получены и сравнены зависимости поперечной деформации от КТР. Оценено влияние КТР на структурный коэффициент Пуассона прямоугольных ауксетичных решеток, являющегося ключевым параметром, характеризующим ауксетичное поведение структуры при термомеханическом нагружении. Проверена возможность моделирования механического поведения ауксетичных цилиндров с помощью ортотропной механической модели материала с эффективными свойствами. Константы для задания такой модели материала получены путем моделирования численного эксперимента на растяжение и сдвиг прямоугольных ауксетичных решеток вдоль осей координат. Используя пример с искусственными свойствами материала, было показано, что преобладающий механизм деформации, вызванный противодействующим влиянием механической и термической нагрузки, может контролироваться путем выбора материала с подходящим КТР. Это позволяет регулировать отклик структуры на изменение температуры и механическую нагрузку. Такие результаты могут быть использованы для создания цилиндрических ауксетичных решетчатых структур, подверженных механическим и термическим деформациям, в приложениях, где требуется контролируемый термомеханический отклик.

Для исследования диффузии кислорода вдоль границ зерен на динамику окисления интерметаллидного сплава Ti3Al предложена двумерная диффузионно-кинетическая модель. Оценка вклада границ зерен проводится на основе сравнения динамики процессов в структуре с явно выделенными зернами и границами и в материале с эффективными свойствами, где коэффициент диффузии рассчитывался в зависимости от доли граничной фазы. Диффузия кислорода происходит в смешанном кинетическом режиме, характерном для наноразмерных структур, изготовленных аддитивно. Структура с явным учетом зерен и стыков в модели обладает симметрией. Прямоугольные зерна расположены друг относительно друга аналогично "кирпичной кладке" так, что образуют тройные стыки. Материал с эффективными свойствами представляет собой сплошную прямоугольную область, в которой доля граничной фазы учитывается через коэффициент диффузии. На поверхности задается постоянный источник кислорода. Задача решается численно в безразмерных переменных. Для решения уравнения диффузии использована неявная разностная схема расщепления по координатам. Для решения кинетических уравнений используется метод, подобный явному методу Эйлера, с организацией итерационного процесса. Проведено сравнение результатов для изотермического режима и для условий линейного нагрева с последующим остыванием. Исследование проводится для начального этапа окисления наноразмерного интерметаллидного сплава Ti3Al. Вклад границ зерен в динамику окисления оценивается в диапазоне доли граничной фазы от 0.1 до 0.5, которая изменяется за счет варьирования размеров зерен относительно ширины границ. Полученные результаты качественно согласуются с литературными данными.

При использовании термочувствительных датчиков и термоприводов на основе сплавов с памятью формы (СПФ) необходимо учитывать влияние факторов, способных смещать температуры мартенситных превращений (МП). Одним из таких факторов является эффект стабилизации мартенсита (ЭСМ), который проявляется в повышении температур обратного МП после предварительной деформации. Ранее проведённые исследования ЭСМ позволили на основе экспе- риментальных данных выдвинуть гипотезу, что данный эффект обусловлен повреждением границ ориентационных доменов мартенсита. Это позволяет предположить, что минимизация или устранение ЭСМ возможна при сведении к минимуму повреждений данных границ. Одним из способов достижения этого является охлаждение СПФ из аустенитного состояния под постоянной нагрузкой в неполном температурном интервале превращения. Численные эксперименты, выполненные в рамках микроструктурной модели, учитывающей ЭСМ, позволили определить зависимость смещения температур обратного превращения от величины доли прямого превращения, достигнутой при охлаждении. Результаты показали, что смещение температур остаётся нулевым или незначительным до достижения определённой критической доли превращения.