Архив

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЗАКЛЕПОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2019-2-1-32-36
Аннотация
Традиционные методы расчета заклепочных соединений базируются на весьма приближенных способах определения сил, возникающих в соединении. Это ведет к серьезным неточностям в определении напряжений. Кроме того, при таком подходе отсутствует возможность вычисления эквивалентных напряжений и получения полной картины напряженно-деформированного состояния соединения. Все это приводит к необходимости повышения коэффициента запаса прочности и, как следствие, увеличению количества или диаметра заклепок, что ведет к увеличению веса конструкции и ее удорожанию.  Предложенный способ расчета соединения методом конечных элементов позволяет весьма точно определить напряжения во всех элементах соединения. Это дает возможность получить достоверную картину напряженно-деформированного состояния всех элементов соединения. Как следствие, возможно снижение трудоемкости создания соединения и его массы за счет уменьшения числа заклепок. Метод конечных элементов следует применять для расчета ответственных соединений со сложными условиями работы. Рассмотрен пример расчета такого соединения.
PDF

ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ФЕРМЫ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2019-2-1-37-44
Аннотация
Полноту проектировочного расчета фермы составляют ее конфигурация и размеры при задании типа нагружения, характеристик материала и директивных габаритов. Проблема устойчивости равновесия с неизвестным заранее расположением сжатых стержней тормозила оптимизацию топологии и геометрии фермы. Предложенный вариационный метод синтеза ферм основан на принципе возможной работы и обобщении вариационных принципов Лагранжа и Кастильяно за счет расширения функционального пространства геометрических параметров. Решение физически линейной изопериметрической задачи при заданном объеме материала фермы позволило установить ее квазиравнонапряженность, что стало проектировочным критерием при постановке задачи оптимизации геометрии. Ее условием является стационарность функционала относительно варьируемых геометрических параметров при заданной гибкости сжатых стержней. Итерационная процедура, вызванная изменением первоначально принятых знаков продольных сил, основана как на непосредственной их корректировке, так и на изменении гибкости отдельных стержней. Глобальному минимуму потенциальной энергии деформации оптимальной фермы сопутствует глобальный минимум расхода материала. Предложенное программное обеспечение позволяет вести автоматизированный проектировочный расчет фермы. Рассмотрен пример проектирования металлической фермы.
PDF

СТЕКЛОВИДНЫЕ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ДРЕВЕСНО-СТРУЖЕЧНЫХ ПЛИТАХ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-4-4-12
Аннотация
Разработаны научно-технологические основы получения стекловидных покрытий на древесине с использованием факела низкотемпературной плазмы. Перед плазменным напылением стеклопорошков зерновым составом 60-120мкм, на лицевую поверхность древесно-стружечной плиты (ДСП) наносили специальное защитное покрытие, предохраняющее ДСП от деструкции при высокотемпературном воздействии плазменной струи. Разработан состав промежуточного защитного покрытия, включающий смесь тонкомолотого стеклопорошка и жидкого стекла. Предварительное нанесение промежуточного защитного слоя предусматривает несколько последовательных технологических операций.
Для получения стекловидных покрытий использовали бой цветных и бесцветных стёкол, который предварительно мололи в шаровых фарфоровых мельницах. Разработаны оптимальные технологические параметры плазменного напыления стеклопорошков на лицевую поверхность ДСП. Оптимальными параметрами плазменного оплавления является: ток -800А; рабочее напряжение – 30В, расход плазмообразующего газа аргона 2м3/час.
Исследованы эксплуатационные и эстетико-потребительские свойства стекловидных защитно-декоративных покрытий. Установлено, что стекловидные защитно-декоративные покрытия обладают высокой прочностью сцепления с промежуточным защитным слоем. Полученные стекловидные защитно-декоративные покрытия на основе цветных и бесцветных стёкол обладают высокой водостойкостью, кислотостойкостью, щелочесткойкостью, а также микротвёрдостью и высокими эстетическими показателями.
Технология рекомендуется к широкому промышленному внедрению.
PDF

ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ СЕРЕБРЯНСКОГО ЦЕМЕНТНОГО ЗАВОДА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-4-13-20
Аннотация
В настоящее время основной тенденцией технического развития в цементной промышленности России, является оптимизация всех технологических переделов производства. Получение портландцемента высокого качества является многофакторным процессом. На него влияет не только физико-химические превращения сырьевых компонентов, происходящие при обжиге цементного клинкера, но и каков будет состав сырьевой смеси и, качественно ли приготовлена данная смесь. Работа заключается в исследовании и подборе оптимальной рецептуры сырьевой смеси, с целью получить цемент с высокими показателями качества. Данное направление позволит: во-первых, расширить сырьевую базу, перерабатывать сырьё, которое направляется в отвалы из-за того, что в нем содержится большое количество кварца и примесных соединений; во-вторых, произвести небольшую реконструкцию линии подготовки сырьевой смеси. В данный момент завод работает на миксованных смесях алюмосиликатного сырья, т.е. используется два вида алюмосиликатного сырья, предварительно смешанные в определенных соотношениях, в результате чего это сказывается на точность дозирования компонентов. Точность дозирования современных дозаторов, составляющая (1…2) %, является часто недостаточной. В связи с этим, предложен и исследован новый вариант оптимального состава смеси. Данный вариант «чистой» шихтовки компонентов, позволит улучшить процесс смешивания исходного сырья, управлять процессом составления пропорций смесей в линии подачи материалов. А также позволит устранить долговременные отклонения, гарантируя решение проблем на самой ранней стадии их возникновения. Результатом данной работы является получение качественного готового продукта, снижение затрат на энергоресурсы и экономическая эффективность предлагаемого решения.
PDF

ВЛИЯНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ SiO2 НА ТЕРМИЧЕСКОЕ ЦИКЛИРОВАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-4-21-29
Аннотация
Полимерные композиты широко используются в космической промышленности для изготовления космических аппаратов, спутниковых панелей, антенн, терморегулирующих по-крытий и др. В космосе они подвергаются суровым условиям окружающей среды, таким как ультра-фиолет, глубокий вакуум, атомарный кислород, заряженные частицы, антропогенные обломки, микрометеоиды, электромагнитное излучение и термические циклы, которые вызывают сильную деградацию материала. Одним из наиболее важных экологических эффектов материалов на основе полимеров является термический цикл, в котором композит подвергается большой разнице температур от ˗170˚C до + 200˚C. В работе представлена оценка использования композитов на основе полиалканимидной матрицы и наполнителя в виде SiO2 аморфной и кристаллической структуры в условиях термоциклирования. Представлены данные по изменению предела прочности при растяжении, модуля упругости при растяжении и относительного удлинения при растяжении материалов после нескольких циклов резкого перепада теператур (от -190 до +200° С). Термический цикл повторялся 5, 10 и 20 раз. Показано, что образец полиалканимида обладает большим значением прочности при растяжении и модулем упругости по сравнению с высоконаполненными композитами. Однако, при термоциклировании наблюдается значительное снижение этих параметров. Для высо-конаполненного образца композита с 65 % содержанием кристаллического SiO2 снижение прочности при растяжении и модуля упругости после термоциклирования незначительно и находится в пределах погрешности измерения. Композит с аморфным SiO2 более подвержен изменению механических свойств после термоциклирования в сравнении с композитом, содержащим кристаллический SiO2.
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИСПЕРСНЫХ ДОБАВОК НА СРОКИ СХВАТЫВАНИЯ И МИКРОСТРУКТУРУ ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТОГО ЦЕМЕНТА

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-4-30-37
Аннотация
Статья посвящена комплексному исследованию влияния модифицирующих дисперсных добавок корундового состава (реактивный, табулярный, диспергирующий глинозем) и искусственного керамического вяжущего на сроки схватывания и микроструктуру высокоглиноземистого цемента. Искусственные керамические вяжущие глиноземистого состава характеризуются сходным химическим, фазовым и зерновым составом с модифицирующими добавками и отличаются наличием частиц менее 100 нм (до 0,5%). Исследуемые материалы представляют собой тонкодисперсные полифракционные системы от 0,1 до 13 мкм с максимальным содержанием частиц диаметром 2-10 мкм. При этом более грубодисперсными являются диспергирующий и реактивный глинозем. Методом микроскопии установлено, что вводимые добавки значительно уплотняют структуру образцов высокоглиноземистого цемента, в наибольшей степени это характерно для составов с добавлением искусственного керамического вяжущего.
Проведены исследования влияния дисперсных добавок на сроки схватывания цементных масс. Установлено, что введение искусственного керамического вяжущего или диспергирующего глинозема в количестве 0,5% почти в два раза ускоряет начало твердения состава, однако дальнейшее увеличение содержания добавки никак не влияют на этот показатель. Максимальное сокращение времени начала и в целом всего интервала схватывания вызывает введение 5% табулярного глинозема.
PDF

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В ЩЕЛОЧЕАКТИВИРОВАННЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ ВЯЖУЩИХ СИСТЕМАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ РАЗЛИЧНОЙ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-4-38-43
Аннотация
Вопросы повышения эффективности применения традиционных сырьевых материалов, а также расширения потенциальных областей практического применения нетрадиционных и альтернативных видов сырья различного происхождения приобретают все больший интерес среди ученых материаловедов и представителей производства. Изучение этих вопросов направлено на решение не только научных задач: более глубокое понимание структуры и свойств сырья. Полученные результаты позволят решать ряд технологических и технико-экономических задач.
В большей степени это актуально при работе с вновь используемыми видами сырья, а также при разработке новых видов материалов. Касательно области строительного материаловедения, классическим вопросом является поиск путей изучения реакционной активности сырьевых материалов в различных условиях, ее направленного регулирования и, как правило, ее повышения с целью получения материалов более высокого качества.
Среди распространенных и широко востребованных видов материалов строительного назначения следует отметить вяжущие щелочной активации и композиты на их основе.
В работе приводятся результаты гранулометрического анализа суспензий щелочеактивированных алюмосиликатов с разной степенью кристалличности. Выявлено, что в процессе щелочного воздействия происходит растворение зерна алюмосиликатного компонента с образованием щелочь-алюмосиликатного геля, который в зависимости от степени кристалличности алюмосиликатного сырья вступает во взаимодействие с не полностью растворенным зерном по принципу сродства структур, но с различной степенью активности. Установлено, что степень кристалличности алюмосиликата обратно пропорциональна его растворимости в условиях высокощелочной среды. Предложена схема механизма формирования геополимерной системы в процессе щелочной активации.
PDF

ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ОБРАЗЦОВ НА АКТИВИРОВАННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ПОРОШКАХ РАЗЛИЧНЫХ СОСТАВОВ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-4-44-50
Аннотация
В статье представлены результаты испытания асфальтобетонных образцов на основе активированного минерального порошка из кремнеземсодержащего сырья. Активированный наполнитель получали путем совместного помола отходов мокрой магнитной сепарации (ММС) железистых кварцитов Кур-ской магнитной аномалии в шаровой планетарной мельнице в присутствии поверхностно-активных веществ (стеариновая кислота, адгезионная добавка Амдор-10) и битума. В первую очередь необходимо отметить, что применение активированного минерального порошка в составе асфальтобетонной смеси привело к увеличению плотности упаковки композита. Это отразилось не только на технологическом процессе, но и способствовало снижению пористости минерального остова. В работе было установлено, что применение ПАВ в процессе размола минерального порошка позволило повысить прочность асфальтобетонных образцов. Однако изменение показателей трещиностойкости и сдвигоустойчивости асфальтобетонных образцов, определенных по отношению соответствующих пределов прочности при сжатии, не произошло (таблица). Это связано с тем, что произошло пропорциональное изменение всех прочностных характеристик при различных температурах. Анализ физико-механических характеристик свойств асфальтобетона позволил сделать вывод о возможности применения активированного минерального порошка из отходов ММС в качестве составляющей асфальтобетонных смесей.
PDF

ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАЗМЕННОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДРЕВЕСНО-ВОЛОКНИСТОЙ ПЛИТЫ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-3-4-10
Аннотация
Разработаны научно-технологические принципы металлизации изделий на основе древесины с использованием плазменного высокотемпературного распыления. С целью предотвращения воздей-ствия высших температур плазменной струи на лицевую поверхность древесно-волокнистойплиты (ДВП) наносили промежуточный слой.
Разработан состав промежуточного защитного слоя, включающая смесь эпоксидной смолы с тугоплавким наполнителем. Операция нанесения защитного промежуточного слоя включала несколько специально разработанных технологических стадий. Для последующей металлизации использовали такие цветные металлы, как медь и алюминий в виде проволоки. Определены оптимальные параметры плазменного напыления металлов на лицевую поверхность ДВП
Защитно-декоративное покрытие на основе цветных металлов обладало высокими эстетико-потребительскими и эксплуатационными свойствами. Покрытие обладало повышенным коэффициентом диффузионного отражения и высокой прочностью сцепления с матрицей. Установлена зависимость влияния толщины напыленного металлического покрытия на прочность сцепления покрытия с подложкой.
Разработанная технология металлизации изделий из древесины по сравнению с традиционными технологиями, позволяет существенно снизить время металлизации и энергозатраты и повысить конкурентоспособность изделий как на внутреннем, так и на внешнем рынках.
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ НА ОСНОВЕ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КЕРАМИКИ

https://doi.org/10.34031/2618-7183-2018-1-3-11-16
Аннотация
В данной статье рассматривается возможность применения искусственных керамических вяжущих, полученных по технологии высококонцентрированных вяжущих суспензий, в технологии произ-водства керамических материалов и изделий. Представлены результаты комплексных исследований суспензий искусственных керамических вяжущих на основе полевого шпата и кварцевого песка, а также результаты испытаний полученных на их основе образцов. Доказано несомненное преимущество ввода указанных суспензий в составы литьевых шликеров, применяемых в производстве отдельных разновидностей керамики. Предложено решение проблемы импортозамещения сырьевых компонентов, вызванной главным образом непростой политической ситуацией в стране, а также отсутствием собственной сырьевой базы надлежащего качества, в связи, с чем в работе предлагается применение технологии высококонцентрированных вяжущих суспензий, позволяющей оптимизировать качество отечественных сырьевых материалов. Применение технологии высоконцентрированных вяжущих суспензий, позволяет не только расширить ас-сортимент и номенклатуру изделий производимых по данной технологии, но и к тому же позволит повысить качество и экономическую целесообразность отдельных разновидностей керамики. Акцентирование внимания на внедрение технологии высококонцентрированных вяжущих суспензий в отдельные области производства керамики объясняется формированием совершенно иной структуры материалов, обусловленной повышенным содержанием наночастиц в составе суспензий искусственных керамических вяжущих, способствующей значительному увеличению механической прочности при оптимизации иных основных технологических показателей качества, предъявляемых к керамическим материалам и изделиям. Установлена возможность снижения температуры обжига на 50-100оС, однако, данный вопрос требует проведения дополнительных исследований.
PDF