Ольховский Дмитрий Владимирович
Кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории Развития горного производства Горного института УрО РАН (г. Пермь). Область научных интересов связана с исследованием формирования микроклиматическими условий в шахтах и рудниках и способов их управления.
Методы исследования эндогенной пожароопасности сульфидных руд
Известно, что увеличение температуры приводит к росту скорости окислительных реакций сульфидных руд. В свою очередь горные предприятия из-за истощения легкодоступных полезных ископаемых вынуждены вести добычу на все более глубоких месторождениях с более высокой температурой пород, что приводит к увеличению риска возникновения эндогенного пожара. На сегодня не существует единой принятой методики по оценке склонности сульфидных руд к самовозгоранию и требуемого времени для саморазогрева, что не позволяет разрабатывать технические решения по предупреждению возникновения пожаров на горных предприятиях.
В докладе кратко рассмотрен опыт угольной промышленности в борьбе с эндогенными пожарами. Приведены результаты отечественных и зарубежных исследований склонности сульфидных руд к самовозгоранию и их анализ практического применения. Предложен подход к решению задачи по оценке пожарной опасности сульфидных руд и метод исследования. Представлены полученные результаты и направление дальнейших исследований.
Егорова Анна Михайловна
Доктор медицинских наук. Работает в ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора (г. Мытищи, Московская обл.). Под руководством А.М. Егоровой защищены 5 кандидатских диссертаций по гигиене. Участвует в работе по выполнению Отраслевых научно-исследовательских программ Роспотребнадзора, грантах РНФ, подготовке СанПиН, нормативно-методических документов Роспотребнадзора, рекомендаций для практического здравоохранения и различных отраслей промышленности: металлургической, горнорудной и других. Эксперт по физическим факторам, гигиене и медицине труда, профессиональному риску. Является автором более 100 научных трудов, 7 патентов, монографии, учебных пособий по гигиене.
Мониторинг условий труда и состояние здоровья сотрудников в горнорудной промышленности
Добыча полезных ископаемых является одной из наиболее значимых отраслей страны. Проведен мониторинг условий труда в горнорудной промышленности, гигиеническая оценка вредных производственных факторов, которые могут повлиять на здоровье работников. Наиболее вредные условия труда установлены у рабочих, занятых на подземных работах по сравнению с работой в карьерах. Проанализирована структура впервые выявленной профессиональной заболеваемости работников предприятия горнорудной промышленности на основе документов статистической отчетности о вновь установленных профессиональных заболеваниях и гигиенических характеристиках условий труда.
Одной из проблем горнорудной промышленности в настоящее время являются климатические особенности отдельных регионов, например, Арктической зоны. Таким образом, предприятия горнодобывающей отрасли существенно отличаются по условиям труда. Это и предприятия, имеющие вековую историю, и новые ГОКи. Труд работников основных профессий горнорудной промышленности характеризуется воздействием комплекса вредных и опасных производственных факторов: пылевой фактор, шум, вибрация, неблагоприятный микроклимат, вынужденная рабочая поза, высокая напряженность труда и др. В последние годы воздействие некоторых вредных производственных факторов удалось минимизировать с учетом применения самоходной техники с кондиционированием воздуха, шумо и виброгасящего оборудования, совершенствования технологических и медико-профилактических мероприятий.
Вместе с тем по данным Росстата в горнорудной промышленности в последние годы отмечен наибольший удельный вес численности работников, занятых на работах с вредными и опасными условиями труда по видам экономической деятельности, особенно в добыче угля и металлических руд. Наибольший риск приобретения профессиональной патологии в зависимости от профессий отмечен у проходчиков и горнорабочих очистного забоя. Предложен комплекс медико-профилактических мероприятий и мероприятия по мониторингу состояния здоровья работников.
Туманов Андрей Владиславович
Кандидат технических наук, заведующий лабораторией прочности Института энергетики и перспективных технологий ФИЦ КазНЦ РАН. Область научных интересов: механика поврежденного континуума, механика трещин. По сведениям РИНЦ – автор и соавтор более 90 публикаций, которые процитированы более 800 раз.
Модели и параметры нелинейной механики повреждений при сложном напряженном состоянии с приложением к материалам и элементам конструкций
Лекция посвящена разработке методов оценки состояния и прогнозирования остаточной долговечности материалов при статическом и циклическом деформировании на стадиях накопления и развития повреждений в условиях сложного напряженного состояния при повышенных температурах.
Кратко изложен анализ известных подходов, моделей и методов нелинейной механики поврежденной среды, на основе которого сформулирована методология исследований состояния материалов и элементов конструкций при взаимодействии усталости и ползучести в условиях сложного напряженного состояния. Представлены разработанные модели, характеристики и параметры состояния материалов и элементов конструкций на стадиях накопления и развития повреждений, учитывающие нелинейный характер деформирования, эффекты многоосности нагружения и нелинейный характер взаимодействия усталости и ползучести при повышенных температурах.
Рассмотрены численные методы моделирования процессов накопления и развития повреждений, методы определения параметров разрабатываемых моделей и методы прогнозирования остаточной долговечности при сложном напряженном состоянии в условиях взаимодействия усталости и ползучести.
Продемонстрированы результаты численных и экспериментальных параметрических исследований в порядке обоснования и верификации разработанных моделей и методов с оценкой их чувствительности к условиям нагружения и механическим свойствам материала.
В заключении представлены перспективы использования рассматриваемых моделей и методов для поисковых исследований и прогнозирования остаточной долговечности элементов конструкций на стадиях накопления и развития повреждений.
Краус Евгений Иванович
Доктор физико-математических наук, ио директора Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН (г. Новосибирск). Специалист в области моделирования процессов деформирования и разрушения при высокоскоростном взаимодействии твердых тел. Им получено термодинамически полное уравнение состояния, описывающее поведение материалов при сверхвысоких давлениях и температурах, возникающих при скоростях столкновения до 20 км/с. Программный комплекс, созданный Краусом Е.И. для космической отрасли России, позволяет проводить моделирование внештатных ситуаций космических аппаратов, как на орбите, так и на поверхности Земли. В частности, получены данные о состоянии ядерного реактора после аварийного столкновения с Землей, что позволило сделать выводы по степени радиационной опасности разрушенного объекта, и предусмотреть меры по ликвидации последствий радиационной аварии.
Численное моделирование высокоскоростного взаимодействия гетерогенных металлокерамических композитов
В работе представлен авторский метод прямого численного моделирования гетерогенных сред, с помощью которого установлены закономерности динамического отклика, деформирования и разрушения гетерогенной среды при ударном высокоскоростном взаимодействии в сложных условиях нагружения, в рамках которого:
- разработано малопараметрическое термодинамическое уравнение состояния конденсированной среды с учетом фазовых переходов с минимальным числом параметров в качестве начальных данных;
- разработан гибридный дискретно-континуальный (сеточно-бессеточный) Лагранжевый подход к решению высокоскоростных нестационарных задач механики деформируемого твердого тела, который позволяет моделировать процесс разрушения до исчерпания запаса кинетической энергии ударника или его полной фрагментации;
- построена замкнутая упругопластическая дискретная модель гетерогенной среды для прямого численного моделирования высокоскоростного деформирования и разрушения пространственно армированных металломатричных, металлокерамических композитов;
- создан программный пакет «REACTOR 3D» для моделирования сценариев поведения технических изделий в реальных условиях функционирования (скорости удара до 20 км/с), который позволяет конструировать гетерогенные материалы с заданными свойствами и определять предельные величины на разрушение и физико-механические свойства на основе знаний свойств гомогенных компонентов и структуры гетерогенной среды.
Пакет успешно внедрён на ряде ведущих промышленных предприятий и интегрирован в коммерческий пакет CAE-Fidesys, что подтверждает его практическую ценность и научную достоверность.
Зиновьева Татьяна Владимировна
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории мехатроники Института проблем машиноведения РАН (г. Санкт-Петербург). Область научных интересов – аналитическое и численное моделирование деформируемых твёрдых тел. Автор более 50 публикаций, в том числе 3 учебных пособий.
Оценка прочности нефтяного вертикального резервуара по теориям стержней и оболочек
Стальные вертикальные резервуары широко используются для хранения нефти и нефтепродуктов. Учитывая характер содержимых веществ, нефтяные резервуары считаются взрыво- и пожароопасными объектами. Если резервуар не выдержит нагрузки, то последствия могут быть катастрофическими – от локального пожара до глобального экологического кризиса. Для повышения эксплуатационной надежности резервуара необходимо проведение оценки его прочности и прогнозирования состояния с учетом реальных нагрузок.
Рассматриваются две модели резервуара с цилиндрической стенкой и круглым днищем переменной толщины. Первая модель построена по теории упругих растяжимых стержней, вторая – по теории тонких классических оболочек вращения, основанной на механике Лагранжа. В обеих моделях учтены нагрузки от веса, давления содержимой жидкости и реакции грунтового основания. Проведены расчеты типового стального резервуара. Найден диапазон значений жесткости грунтового основания, при которых напряжения в резервуаре удовлетворяют критерию прочности.
Во время эксплуатации сырьевые и технологические резервуары подвергаются негативному воздействию водорода, поскольку они контактируют с коррозионно-активными сероводородсодержащими влажными средами. Водород вызывает растрескивание и расслоение стали. Локальная коррозия может привести к появлению сквозных язв в корпусе резервуара уже через пару лет. Математическое моделирование позволяет описать водородную деградацию стали, предсказать места возникновения коррозии резервуара и глубину поврежденности металлического листа.
Оборин Владимир Александрович
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института механики сплошных сред УрО РАН (г. Пермь). Ключевыми направлениями исследований являются экспериментальное и теоретическое изучение усталостных свойств материалов в области сверхмногоцикловой усталости, количественный анализ морфологии поверхности разрушения по данным оптической интерферометрии. По сведениям РИНЦ автор 180 публикации, которые процитированы 670 раз, в том числе 119 – из зарубежных журналов.
Количественный анализ морфологии поверхности разрушения материалов по данным интерферометра-профилометра New-View
Фрактография всегда была полезным инструментом для понимания механизмов разрушения. Микроструктурные неоднородности границы зерен, выделения второй фазы, дислокационные скопления, контролируют способность материала к зарождению и распространению трещин и могут быть идентифицированы на поверхности разрушения как более или менее легкие пути развития последних. Благодаря техническому прогрессу в исследовании изображений методами количественного анализа морфологии поверхностей разрушения развивались подходы, позволяющие установление корреляций между характеристиками шероховатости и макроскопическими механическими свойствами. Трёхмерный образ поверхности, полученный с помощью интерферометра-профилометра New View 5000, имеет цифровой вид, что позволяет с помощью сопровождающего или внешнего программного обеспечения непосредственно проводить обработку и анализ данных.
Принцип работы измерительного комплекса NewView 5000 для получения трехмерного изображения поверхности основан на явлении интерференции. Луч от источника света микроскопа внутри интерферометрического объектива разделяется на две части. Одна часть отражается от изучаемой поверхности, а другая - от внутренней высококачественной опорной поверхности объектива. Суперпозиция этих двух лучей дает интерференционную картину, представляющую собой набор светлых и темных полос и отображающую структуру поверхности. Изображение поверхности образца с наложенной интерференционной картиной фиксируется аналоговой видеокамерой, подключенной через плату видеозахвата к компьютеру и контрольному монитору.
Процесс сканирования заключается в последовательном вертикальном перемещении объектива микроскопа с шагом порядка 75 нм с помощью пьезоэлектрического датчика. Полученный цифровой набор интерференционных картин поверхности образца методом FDA-анализа (Frequency Domain Analysis) пересчитывается в трехмерный цифровой образ исследуемой поверхности. Использование этого метода позволяет для любого объектива рассчитать вертикальное положение точек поверхности с точностью 0,1 нм. При этом горизонтальная разрешающая способность не меняется и соответствует разрешающей способности оптических микроскопов.
В рамках мастер-класса будут продемонстрированы особенности измерения морфологии поверхности разрушения титановых сплавов после сверхмногоцикловых испытаний.
Галкина Елизавета Борисовна
Младший научный сотрудник лаборатории Интеллектуального мониторинга Института механики сплошных сред УрО РАН (г. Пермь). Автор 20 публикаций в РИНЦ за последние 5 лет. Область научных интересов связана с изучением механических свойств различных материалов, в том числе с применением волоконно-оптических технологий.
Определение упругих постоянных материалов на основе волоконно-оптических измерений деформаций при четырёхточечном изгибе
Изучение механических свойств материалов является фундаментальной основой для проектирования и расчета надежных инженерных конструкций. Ряд конструкционных и природных материалов обладает свойством разномодульности, проявляющимся в значительном различии сопротивления деформациям растяжения и сжатия. Пренебрежение этой особенностью может привести к некорректной оценке напряженно-деформированного состояния, неэффективному использованию материала и риску разрушения конструкции.
Разработан метод экспериментального определения модулей упругости и коэффициентов Пуассона при растяжении и сжатии. Метод основан на использовании четырёхточечного изгиба прямоугольного образца, с применением волоконно-оптических датчиков на брэгговских решётках. Для обработки результатов измерений выведены аналитические соотношения, для изгиба прямоугольной балки, изготовленной из материала с различными модулями сжатия и растяжения, при условии выполнения гипотезы Бернулли– Эйлера.
В рамках мастер-класса будут продемонстрированы особенности использования волоконно-оптических датчиков для изучения механических свойств материалов. Рассмотрены варианты крепления датчиков к поверхности образцов. Представлены результаты апробации метода на различных материалах, включая анализ погрешностей определения модулей упругости и коэффициентов Пуассона.
