Автореферат диссертации (1024981)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиРудштейн Роман ИльичФизические свойства многослойных композиционных материаловэнергодвигательных установок космической техники и энергетики вусловиях воздействия высоких термических и механическихнагрузок01.04.07 – Физика конденсированного состоянияАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2016Работа выполнена в федеральном государственном автономномобразовательном учреждении высшего профессионального образования«Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор,заслуженный деятель науки РФБондаренко Геннадий ГермановичОфициальные оппоненты:Дидык Александр Юрьевич,доктор физико-математических наук,Объединенный институт ядерныхисследований,ведущий научный сотрудник Центра приклад­ной физики Лаборатории ядерных реакцийим.

Г. Н. ФлероваХасаншин Рашид Хусаинович,кандидат физико-математических наук,доцент,ОАО «Композит»,начальник лаборатории математического моде­лированияВедущая организация:ФГАОУ ВПО «Московский физико-техниче­ский институт (государственный университет)»Защита состоится «23» марта 2016 г. в 14 часов 30 минут на заседании диссер­тационного совета Д 212.141.17, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Московскийгосударственный технический университет имени Н.Э. Баумана», по адресу:248000, г. Калуга, ул. Баженова, 2, МГТУ им.

Н. Э. Баумана, Калужский фи­лиал.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана ина сайтах http://www.bmstu.ru, http://www.bmstu-kaluga.ru.Автореферат разослан «»2016 г.Ученый секретарьдиссертационного советакандидат технических наук, доцентЛоскутов С. А.Общая характеристика работыАктуальность темы исследования. Развитие и совершенствование ракетно-космической техники, а также энергоустановок наземного назначения вчасти создания изделий, узлов и агрегатов с улучшенными эксплуатационнымихарактеристиками и повышенными показателями качества и надежности нераз­рывно связано с применением материалов, обладающих необходимым наборомфизико-химических свойств. Значительное расширение масштабов космическойдеятельности, потребность в существенном повышении уровня энергообеспе­чения и усложнение задач, стоящих перед аэрокосмической и энергетическойотраслями, обусловливают существенное возрастание требований, предъявляе­мых к новым материалам — объектам физики конденсированного состояния.Современные материалы ракетно-космической техники, обладая малой плот­ностью, должны выдерживать экстремальные нагрузки, вызванные как ужесто­чением условий эксплуатации отдельных узлов летательного аппарата (высокиетемпературы, давление, вибрационные нагрузки и т.

п.), так и воздействиемвсей совокупности факторов космического пространства на аппарат в целом(воздействие радиации, космической пыли, потоков атомарного кислорода, про­дуктов собственной внешней атмосферы космических аппаратов и т. п.).Весь спектр сильных и зачастую резко меняющихся воздействий на кон­струкции и функциональные элементы оказывает существенное влияние на ихструктурные свойства и, как следствие, на надежность и ресурс энергодвига­тельных установок различного назначения.Необходимо отметить, что эффективность преобразования энергии возрас­тает с ростом температуры рабочего тела. Этим объясняется устойчивая тен­денция к повышению температуры рабочего газа до 1 300 ℃ и выше в перспек­тивных энергодвигательных установках космического и наземного назначения,в особенности, использующих ядерную энергию (атомных установках, применя­емых на борту космических аппаратов, атомных электростанциях, судах, под­водных лодках и т.

п.).В этой связи на сегодняшний день все большую актуальность приобрета­ет проблема разработки и исследования объектов физики конденсированногосостояния, способных эксплуатироваться при столь высоких температурах иподходящих для применения в составе термонапряженных узлов высокомощ­ных энергетических установок космического и наземного назначения, таких кактрубопроводы, турбонасосные агрегаты, камеры сгорания, сопла и т. п. Матери­алы, традиционно применяемые для нужд аэрокосмической и энергетическойотраслей в недавнем прошлом (главным образом, металлические сплавы), ужене способны в полной мере отвечать новым требованиям. Конструкционныематериалы элементов турбонасосных агрегатов должны обладать высокотем­пературной прочностью, виброустойчивостью, газоплотностью, устойчивостьюк перепадам температур, трещиностойкостью, эрозионной и химической стой­костью.

Функциональные материалы трубопроводов, в свою очередь, должны1удовлетворять требованиям сверхнизкой теплопроводности, достаточной меха­нической прочности и стойкости к термоудару при малых массогабаритных па­раметрах в условиях воздействия высоких температур.Необходимость достижения столь сложного сочетания физико-химических,функциональных и эксплуатационных свойств материалов ставит задачу про­ектирования и разработки конструкционных и функциональных композитов сзаданными характеристиками для нужд аэрокосмической и энергетической от­раслей.К числу наиболее перспективных объектов физики конденсированного со­стояния следует отнести класс многофазных композиционных материалов сослоистой анизотропной структурой (СКМ).

Правильный выбор составляющихфаз композита, его структурных параметров, технологии получения, а такжеметодик исследования и прогнозирования его свойств и проведения испытаний,является ключом к решению задачи проектирования материала с наперед за­данными свойствами.Степень разработанности темы исследования. Работы по даннойтематике в последние годы активно ведутся как отечественными, так и зару­бежными научными группами. Тем не менее, основной акцент подавляющегобольшинства работ делается на исследовании свойств и характеристик полу­ченных композитов, в то время как работ, направленных на прогнозированиеи структурную оптимизацию термомеханических и теплофизических свойств,относительно немного.

Кроме того, представленные модели не обладают доста­точной степенью универсальности и носят феноменологический характер.Цели и задачи диссертационной работы: Основной целью работы яв­ляется разработка единого комплексного подхода к проектированию и созданиювысокотемпературных СКМ с повышенными конструкционными, функциональ­ными и эксплуатационными показателями для применения в условиях интенсив­ных и резко меняющихся тепловых воздействий в составе узлов энергетическихи двигательных установок космического и наземного назначения.Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:1.

Обоснование выбора и адаптация физико-математической модели, поз­воляющей описывать закономерности протекания теплофизических и термоме­ханических процессов и явлений в структуре слоистых композитов, и проведе­ние идентификации параметров модели на основе экспериментальных данныхдля расчета зависимостей основных величин, характеризующих указанные про­цессы, с необходимой степенью достоверности и точности. Выработка критериевоценки прочности и термостойкости разрабатываемого материала.2. Создание численных алгоритмов и разработка программного комплек­са, обеспечивающего автоматизацию вычислительного процесса при расчетах сиспользованием адаптированной физико-математической модели и отвечающе­го требованиям гибкости конфигурации, достаточного быстродействия, эффек­тивности и удобства пользовательского интерфейса.3.

Разработка алгоритма оптимизации структуры СКМ в рамках модели2и определение оптимальных параметров композитов с наперед заданными свой­ствами посредством численного моделирования.4. Разработка универсального многоэтапного технологического способа по­лучения СКМ с требуемыми структурными параметрами.5. Выбор системы составляющих компонентов, изготовление опытных об­разцов СКМ. Проведение серии экспериментальных исследований и испытанийтеплофизических и термомеханических характеристик образцов полученногоматериала. Подтверждение корректности выбранных параметров технологиче­ского цикла. Сопоставление результатов экспериментальных исследований с ре­зультатами численного моделирования.

Верификация использованной модели,анализ ее погрешностей и границ применимости.Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что наоснове адаптированных подходов и теоретических моделей разработан универ­сальный алгоритм прогнозирования свойств СКМ и технологический способ ихполучения.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации