Диссертация (1149354), страница 2
Текст из файла (страница 2)
2).7Безусловно, вмешательство зондом или прибором вносит изменениесвойств образца вследствие физического взаимодействия исследуемогообразца с прибором, а «в предельных случаях это взаимодействие можетиметьдажеразрушительныйхарактер,например,прианализебиологического объекта не с помощью низкоэнергетических фотоноввидимого света, а высокоэнергетических фотонов жесткого рентгеновскогоизлучения, уничтожающих любые биологические структуры» [59].В случаях, когда при проведении эксперимента с помощью зондовоймикроскопии взаимодействие между зондом и образцом не являетсядеструктивным, может получиться достаточно точное изображение объекта.При манипуляциях зондом с образцом следует различать, являются ливзаимодействия обратимыми или необратимыми.8В 1981 году в лаборатории IBM в Цюрихе был создан первыйсканирующий туннельный микроскоп (СТМ), обеспечивающий возможностиисследования структур, имеющих размеры порядка нанометров и дажеменьше, который стал отправной точкой новых методов в микроскопии.Развитие этой области привело к таким приборам как сканирующие атомносиловые микроскопы (САСМ) и так называемые оптические сканирующиемикроскопы ближнего поля (СМБП), в основе которых лежит единыйфизический подход, а именно «построчное» движение локального зонда надповерхностью образца, позволяющее с нанометровой точностью получатьинформацию о структуре [59].Методы изготовления наноструктур.Cтандартных процедур для создания трехмерных молекулярныхструктур не существует, совершенствуют уже известные структурныеметоды и их комбинации.
Стоит отметить, что методика типа снизу-вверх неимеетпрактическихпримененийприизготовлениицелостныхнаноструктур [59].Большое значение приобретает численное моделирование различныхнанопроцессов, т.к. современные методы позволяют описывать оченьсложное функциональное поведение разных структур и их свойства, и вотличие от экспериментальных работ, математическому аппарату доступнаобласть структуры любой размерности.Применение.НТ не стоят на месте, каждый день идет развитие инновационныхпроектов в этой области, некоторые из которых можно отметить:-- непрерывный и незаметный контроль за важными для здоровьяфункциями организма;-- информационные, коммуникативные и развлекательные приборыличного пользования с расширенными мультимедийными функциями(вплоть до создания индивидуальной виртуальной среды);9--безопасное и точное распознавание различных биометрическихпризнаков;-- обеспечение повышенной безопасности автотранспорта за счетвнедрения полного контроля состояния на дорогах;-- обеспечение безопасности и электронного оснащения средыобитания;-- создание простых и надежных связей между человеком итехническими устройствами.Цельюклассическойданнойработыконтинуальнойявляетсяанализмеханикикприменениянанообъектам,методовполучениеаналитических решений, сравнение с решениями, полученными методомконечных элементов и экспериментальными данными.Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения итрех глав. В первой главе строится теоретическая модель, описывающаяэксперименты по определению модуля Юнга асбестовых нанотрубок, каксвободно опертых балок по теории Кирхгофа-Бернулли-Лява и по теорииТимошенко-Рейсснера.рассматриваетсяДалее,применениеввидуслоистойклассическихиструктурынеклассическихмногослойных оболочек для определения модуля Юнга,асбеста,теорийпроводитсясравнение решений, полученных по различным теориям и решением,полученным методами конечных элементов в пакете в ANSYS.Во второй главе рассматривается два случая влияния поверхностныхэффектовнаустойчивостьрастягиваемойбесконечнойпластинысотверстием (на границе отверстия и вдоль всей пластины), качественноесравнение этих случаев и сравнение с экспериментом.Третья глава посвящена изучению потери устойчивости бесконечнойпластины с круговой вставкой из другого материала, влиянию модулейупругости вставки на потерю устойчивости и сравнению качественныхрезультатов с моделированием в программе ANSYS.10Результаты, выносимые на защиту.1.
Построенанаиболееподходящаятеоретическаямодельдлянахождения модуля Юнга асбестовых нанотрубок, полученногоэкспериментальнымпутем,аименнорассмотренабалкаснезакрепленными концами по теории Бернулли-Кирхгофа-Лява и потеории Тимошенко-Рейсснера.2. Построенаболееусложненнаямодель,использующаянеклассические теории многослойных оболочек (Палия-Спиро иРодионовой-Титаева-Черныха), проведен сравнительный анализ сданными, полученными при решение в ANSYS.3. Решены задачи об устойчивости при растяжении бесконечнойтонкой пластины с круговым отверстием, с учетом поверхностныхэффектов на границе круга и с учетом поверхностных эффектов,усредненныхвдольвсейповерхностипластины.Проведенсравнительный анализ численных расчетов в Maple.4.
Решена задача об устойчивости при одноосном растяжениибесконечной пластины с круговой вставкой, проведен анализвлияния модулей упругости вставки на значение растягивающейсилы, при которой происходит потери устойчивости плоской формыравновесия. Проведено сравнение результатов, полученных припомощи математического пакета Maple с результатами той жезадачи, полученными методом конечных элементов в пакетеANSYS.Апробация работы.Постановка задачи, методы решений и результаты обсуждались наследующих конференциях и семинарах: II Всероссийская конференция, ММПСН-2009, Многомасштабноемоделирование процессов и структур в нанотехнологиях, 27-29 мая2009 г., Москва, Московский инженерно-физический институт.11 XVIII Всероссийская школа-конференция молодых ученых и студентов«Математическое моделирование в естественных науках», Пермь, 7-10октября 2009 г. Семинар «Компьютерные методы в механике сплошной среды»,ПГУПС, Санкт-Петербург, 10 ноября 2009 Международная конференция по механики «VI Поляховские чтения»,Санкт-Петербург, 31 января-03 февраля 2012 г. 8th European Solid Mechanics Conference, Graz, Austria, July 9-14 2012 19th European Conference on Fracture, Kazan, August 26-31 2012 28th Nordic Seminar on Computational Mechanics, Tallinn, Estonia, October22-23, 2015 на семинарах кафедры Теории упругости СПбГУ Семинар «Компьютерные методы в механике сплошной среды»,ПГУПС, Санкт-Петербург, 20 декабря 2016Список публикаций.
По теме диссертации опубликованы 7 статей и 9тезисов в сборниках тезисов конференций, в том числе пять работ вжурналах, рецензируемых ВАК и входящих в базу данных Scopus.Большинство работ выполнены с соавторами, где Морозову Н.Ф. иБауэр С.М. принадлежит постановка задач, консультации, а также анализрезультатов, Ермакову А.М. и Семенову Б.Н. построение моделей методомМКЭ в пакете ANSYS, Анкудинову А.В. и Няпшаеву И.А. постановкаэксперимента, описанного в I главе, Грекову М.А. существенный вклад ваналитическую часть и обсуждение результатов II главы. Обработкаэкспериментов, аналитические выкладки, построение графиков, реализацияпрограмм в пакете Maple, сравнение полученных результатов сделаноКаштановой С.В.12Список публикаций в журналах, рецензируемых ВАК и входящих в базуданных Scopus:1.
Бауэр С.М.,Ермаков A.M.,Каштанова С.В.,Морозов Н.Ф.Применение неклассических моделей теории оболочек к исследованиюмеханических параметров многослойных нанотрубок. // Вестн. С.Петербург. ун-та. Сер.1. вып.1, 2011. с. 22-30.2. S.M. Bauer, A.M. Ermakov, S.V. Kashtanova, N.F. Morozov. Evaluationof the Mechanical Parameters of Nanotubes by Means of NonclassicalTheories of Shells. Springer, 2011 Advanced Structured Materials,Volume 15, pp.519-530.3. Бауэр С.М., Каштанова С.В., Морозов Н.Ф., Семенов Б.Н. Обустойчивости пластины наноразмерной толщины, ослабленнойкруговым отверстием. ДАН 458, 2, 158 (2014).4.
Bauer S. M., Kashtanova S. V., Morozov N. F., Semenov B. N. Stability ofa Nanoscale-Thickness Plate Weakened by a Circular Hole // DokladyPhysics, 2014, V.59,9, pp. 416-4185. Бауэр С.М., Каштанова С.В., Морозов Н.Ф., Семенов Б.Н. Потеряустойчивости пластины с круговой вставкой при одноосномрастяжении // Вестн. С.-Петербург. ун-та, принята к публикации 20декабря 2016 г.Список публикаций в других изданиях и тезисах конференций:1.
Анкудинов А.В., Каштанова С.В., Кумзеров Ю.А., Морозов Н.Ф..Исследование механических свойств асбестовых нанотрубок // Сб.тезисов,IIВсероссийскаяконференция,ММПСН-2009,Многомасштабное моделирование процессов и структур внанотехнологиях, Москва: МИФИ, 2009, стр. 1952. Анкудинов А.В., Бауэр С.М., Каштанова C.В., Морозов Н.Ф., НяпшаевИ.А. Исследование механической жесткости уединенных асбестовыхнанотрубок // Известия ВУЗов.
Северо-Кавказский регион.Естественные науки. Спецвыпуск. 2009, стр. 7-9.3. Каштанова С.В. Механические свойства асбестовых нанотрубок //Труды семинара «Компьютерные методы в механике сплошной среды»,2009-2010, стр.75-79134. Анкудинов А.В.,Бауэр С.М.,Ермаков А.М.,Каштанова С.В.,Морозов Н.Ф. О механических параметрах асбестовых нанотрубок //XIV Международная конференция «Современные проблемы механикисплошной среды». Ростов-на-Дону, 19-24 июня 2010 г., тезисы докладов5. Ankudinov A.V., Nyapshaev I.A., Bauer S.M., Kashtanova S.V., MorozovN.F.
Mechanical testing of individual asbestos nanotubes ..//18th ECF6. Греков М., Еремеев В. Каштанова С., Морозов Н., Язовская А.Прикладные задачи наномеханики. // XV Международная конференция«Современные проблемы механики сплошной среды». Ростов-на-Дону,4-7 декабря 2011 г., тезисы докладов7. Каштанова С.В., Морозов Н.Ф. О потере плоской формы устойчивостинанопластин. // Международная научная конференция «VI Поляховскиечтения». Тезисы докладов. Изд-во СПбГУ. 2012. С.2308. Kashtanova S.V., Morozov N.F. Influence of Surface Stress on Stability ofNanoscale Plate with a Circular Hole // Thesis on 8th European SolidMechanics Conference in Graz, Austria, 20129.
Grekov M.A., Morozov N.F., Kashtanova S.V., Yazovskaya A.A. Effect of aSurface Stress on Strength and Stability of a Plate with a Circular Hole //Book Abstr. XIX Europe Conference on Fracture. Kazan, 201210.Бауэр С.М.,Каштанова С.В.,Морозов Н.Ф.,Семенов Б.Н.Устойчивость пластины с наноразмерным отверстием при учете полнойсистемы поверхностных сил.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
