第31卷第4期(2025年)

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数学

用椭圆夹杂的六角形堆积加载各向同性平面的两周期问题

Startsev I.F.,Startseva L.Y.公司。

摘要

本文给出了一个平面双周期问题的解,该问题是在无限各向同性弹性平面上加载六角形椭圆夹杂。该平面受到三种类型的远程加载之一:沿夹杂物轴之一的单轴拉伸或纯剪切。正六边形单元包含一个椭圆夹杂物,其轴垂直于单元边界。夹杂物的尺寸明显大于板材厚度。通过将问题简化为从边界条件中求复势来构造解,这些边界条件是由矩阵和包含中的法向力和位移相等导出的。这是使用保角映射技术和Muskhelishvili的方法实现的。非中心夹杂物的影响通过小参数方法进行解释。因此,导出了求解所考虑的双周期问题的线性代数方程组,并得到了几种特殊情况下的解。结果与Abaqus软件包中有限元方法获得的数值解进行了验证。这个问题的解决方案可以作为纤维复合材料加载的模型,这使得它具有很高的相关性。相对较少的力学著作致力于纤维复合材料,大多数出版物侧重于实验研究或数值解的分析。因此,该分析解具有重要的科学价值。 

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):7-18
页 7-18 意见

机械

方形柔性板挠度的实验识别

Lychev S.A.、Bychkov P.S.、Pivovaroff N.A。

摘要

本文提出了一种用实时全息干涉法测定柔性方板在表面分布载荷作用下变形的实验方法。已经制定了实验准备和执行的技术顺序,确保严格遵守刚性夹紧边界条件,高精度逐步改变横向载荷,并确定相应的位移增量。对厚度为300μm、尺寸为60×60mm的方形铜板在静水压力作用下的变形进行了系统的实验研究,由于铜板的垂直方向,其变形沿板高呈线性分布。对应于平均压力p的三个基本荷载水平平均值≈300、3330和6670 Pa,每一级都有一系列增量增加。获得了30张高质量的双曝光全息图,其中包含3到71条干涉条纹。实验证明了柔性板在大挠度下的几何刚度效应:平均压力6370 Pa下的切向刚度比未变形板的初始刚度大4倍以上。所开发的方法提供了位移场测定,在60×60 mm区域上的空间分辨率高达70+条条纹,法向位移的精度为λ/2≈266 nm。获得的实验数据为后续非线性薄板变形理论模型的定量验证以及材料和边界条件参数的实际力学特性识别奠定了基础。

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):19-52
页 19-52 意见

表面淬火残余应力分布问题部分

Pismarov A.W.、Sazanov V.P.、Kirpichev V.A。

摘要

研究了以代数函数形式表示的初始变形分布对零件横截面残余轴向应力图的影响。考虑直径为10 mm的光滑实心钢零件和直径相同的零件,以及半径为0.3 mm的半圆缺口形式的应力集中器。有限元模型在ANSYS软件环境中以轴对称形式实现。残余应力采用热弹性方法建模,初始变形以相应的温度场形式规定。研究发现,对于所有考虑的零件横截面轴向残余应力图,都满足静平衡条件。值得注意的是,与具有应力集中器的零件相比,光滑零件的轴向压缩残余应力图更完整。根据所进行的研究,得出的结论是,在建模零件中的残余应力时,只需指定硬化层中的初始变形图即可。轴向残余应力分布图是自平衡的,没有引入残余应力发生深度的修正。

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):53-66
页 53-66 意见

镍单晶缺陷的分子动力学模拟方法

Stepanova L.V.,Ermilov E.P.公司。

摘要

本文使用分子动力学方法(MD)研究缺陷尖端附近的应力应变状态,这使得在纳米和微观水平上分析晶体结构成为可能,从而可以识别和表征物体在载荷作用下缺陷外观和生长的主要模式。根据所进行的计算实验,已经确定,在断裂力学中,原子方法和连续方法在弹性变形模式下模拟变形过程时可以联合使用。本文介绍了MD软件包LAMMPS(大型原子/分子大规模并行模拟器)中的计算实验结果,以比较原子方法和连续方法。作为连续介质力学的解,给出了M.Williams的渐近展开式。以面心立方点阵镍单晶为实验样品。

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):67-85
页 67-85 意见

自然科学中的数学方法

带电弹性悬臂梁在电场中的受控弯曲

Kostin G.V.公司。

摘要

建立了超薄单层金属板在受控电场中的弯曲模型。板(悬臂)形状系数对应于动态X射线光刻中的高速光闸元件。研究了慢变电场影响下的系统可控性。悬臂是一块薄的矩形弹性板,一侧夹紧,在离相对自由侧一定距离处铰接支撑。研究了悬臂梁在恒定电位作用下的静态弯曲和自然振动问题。在横向弯曲条件下,通过对该电位随时间的给定前馈控制来模拟悬臂运动。

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):86-103
页 86-103 意见

汽水混合物非等温驱油稳定性分析

Popova A.S.、Gilmanov A.Y.、Shevelev A.P。

摘要

为了解决汽液混合物非等温驱油稳定性分析的相关问题,引入了一个考虑油和汽液混合物密度、粘度和相对相渗透率的准则。考虑非等温过滤和柱对称性,建立了多相介质力学方程组。考虑了质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律的不连续比。已确定存在临界压力梯度,在该压力梯度下,位移过程仍然稳定。分析了流体粘度和相对相渗透率对引入准则值的影响。结果表明,该值随油粘度与蒸汽粘度之比的增加而线性增加。 

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):104-115
页 104-115 意见

物理

亚稳氩原子激光有源介质的双频光泵浦模型

Zagidullin M.V.、Kuramshin R.A.、Mikheyev P.A.、Torbin A.P。

摘要

本文给出了光泵亚稳态氩原子激光器有源介质的模拟结果。与主泵浦波长不同的辅助泵浦用于补偿自发辐射造成的损失。主泵浦发生在波长811.5 nm处,辅助泵浦发生于波长810.4 nm处。辅助泵浦跃迁的选择是由于其强吸收和波长接近主泵浦波长,这简化了二极管泵浦源的制造。建模表明,使用辅助泵浦可以将最大可能的比激光输出功率显著提高一个数量级。

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):116-126
页 116-126 意见

信息学与计算机科学

云服务的消费者gpu虚拟化方法:性能和延迟的比较分析

Bazhenov A.E.、Danilov D.S.、Pape A.V.、Tsibikin A.V。

摘要

本文研究用于云服务应用程序的消费类图形处理器(GPU)虚拟化方法。对GPU直通、SR-IOV、MIG和分时vGPU技术进行了比较分析。提出了一种基于计算效率和延迟度量的虚拟化GPU性能评估方法。对消费者NVIDIA RTX 2060 12GB图形卡(图灵架构,TU106芯片)与专业Quadro RTX解决方案在同一硅上进行了实验比较。结果表明,图形工作负载的虚拟化开销为5-10%,神经网络训练的虚拟化开支为6-8%。研究了虚拟化对云游戏、VR/AR渲染和机器学习推理场景中端到端延迟的影响。证实了在实验室和教育环境中使用带有修改过的软件的消费类GPU的经济效益。研究结果可用于虚拟桌面基础设施和云计算集群的设计。

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):127-136
页 127-136 意见

关于OFDM通信信道中信息的技术保护

佩图霍夫V.G。

摘要

本文从OSI模型的物理层讨论了信息和计算系统的无线OFDM通信信道中技术信息保护组织的一些理论基础。分析了通过提高OFDM字无线信号的结构保密性来组织OFDM通信信道中信息的技术保护的多种可能性。通过将简单代码引入在多个无线电信号上显示多条消息的信号-代码结构中,显示了组织与密码保护类似的信息技术保护的可能性。

萨马拉大学的维斯特尼克。自然科学系列. 2025;31(4):137-146
页 137-146 意见

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