http://izvestiya.asu.ru/issue/feed Известия Алтайского государственного университета 2022-04-14T14:50:05+07:00 Атясова Наталья Юрьевна izvestiya.asu@email.asu.ru Open Journal Systems <p><strong>ISSN 1561-9443 (Print) ISSN 1561-9451.(Online)</strong></p> <p><strong>Журнал «Известия Алтайского государственного университета»</strong></p> <p>Периодическое научное издание, освещающее&nbsp; результаты исследований в области физико-математических и исторических наук российских и зарубежных ученых и профильных специалистов. Учредителем и издателем журнала является ФГБОУ ВО «Алтайский государственный университет». Журнал издается с 1996 года.</p> <p>Журнал зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций, свидетельство о регистрации ПИ №77-14344 от 15.01.2003 г. Журнал также зарегистрирован Международным центром регистрации мировой периодики: международный стандартный серийный номер для печатной версии - ISSN 1561-9443, для электронной версии - ISSN 1561-9451. Информация о журнале размещается в каталоге Почты России.</p> <p>Журнал «Известия Алтайского государственного университета» индексируется в РИНЦ, все статьи регистрируются в системе CrossRef, журнал зарегистрирован в каталоге периодических изданий Ulrich’s Periodical Directory, Google Scholar, EBSCO, OCLC-WorldCAT, MIAR, BASE - Bielefeld Academic Search Engine.</p> <p><strong>Журнал «Известия Алтайского государственного университета» включен в «Перечень российских рецензируемых научных журналов, рекомендованных <a href="http://vak.ed.gov.ru/ru/87">Высшей аттестационной комиссией</a> для опубликования основных научных результатов диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук», который вступил в силу с 28 декабря 2018 г.</strong></p> http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-01 Физические основы субатомных аттосекундных квантовых технологий аккумулирования энергии в материалах 2022-04-14T14:50:05+07:00 Сергей Александрович Безносюк bsa1953@mail.ru Марк Сергеевич Жуковский zhukovsky@list.ru Ольга Андреевна Маслова maslova_o.a@mail.ru <p><span class="font46">Рассматривается текущий момент развития физических основ субатомных квантовых технологий с использованием сверхкоротких аттосекундных импульсов энергии, лежащих в диапазоне электромагнитных волн жесткого ультрафиолета и мягкого рентгена. Они необходимы для емкого и обратимого накопления энергии без разрушения материалов аккумуляторами наноэлектромеханической системы (НЭМС) супраатомного масштаба с линейными размерами от 0.1 нм до 10 нм и субатомной толщиной граничных интерфейсов до 0.1 нм. В статье проведено сопоставление физических основ используемых в настоящее время фемтосекундных квантовых технологий и разрабатываемых аттосекундных квантовых технологий. Последние являются нацеленными на достижение более высоких показателей в емкости, управляемости и эффективности квантовых накопителей энергии в материалах за счет гибридного характера квантовых электронных возбуждений. В отличие от фемтосекундных, аттосекундные квантовые накопители энергии должны использовать на два-три порядка более жесткие и короткие импульсы электромагнитного ультрафиолетового или рентгеновского излучения. Реакции вещества на импульсы оптического диапазона излучения описываются в квантовой фемтохимии. В случае аттосекундных импульсов проявляются нелинейные эффекты накопления импульсов энергии высоковозбужденными квантово-запутанными субатомными парами электронов.</span></p> <p><span class="font46">Голдстоуновские конденсаты бозонных пар электронов формируют интерфейсные оболочки компактных полостей квантово-размерного резонатора НЭМС. Гибридные электронные возбуждения НЭМС — специфика нелинейного квантового субатомного отклика материалов на воздействие аттосекундных импульсов жесткого ультрафиолета и мягкого рентгена. Их аттосекундная физика — основа разработки новых субатомных аттосекундных квантовых технологий аккумулирования энергии в материалах.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Сергей Александрович Безносюк, Марк Сергеевич Жуковский, Ольга Андреевна Маслова http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-02 Измерение поглощения тонких углеродных пленок в видимой области спектра 2022-04-14T10:00:24+07:00 Алексей Сергеевич Белоусов Belousow.2020@yandex.ru Ольга Сергеевна Мельникова olya.melnikova.99@yandex.ru Константин Васильевич Соломатин kostyasv@mail.ru <p><span class="font46">Статья посвящена изучению поглощения излучения видимой области тонкими углеродными пленками. Были исследованы два типа углеродных пленок разной структуры: алмазоподобные и графитоподобные. Пленки были изготовлены путем лазерного испарения материала, напыление производилось на стеклянные подложки. В ходе исследования получены данные по пропусканию света в диапазоне длин волн (400-800) нм для нескольких образцов пленок разной толщины. Исследование производилось с помощью малогабаритного оптико-волоконного спектрометра USB4000. На каждом из образцов было выбрано не менее трех разных участков для проведения измерений. Результаты, полученные для пленок разной толщины, показали незначительное отличие друг от друга (в пределах каждого из двух типов). Определена мнимая часть комплексного показателя преломления (показатель поглощения) пленок. Сравнение показывает, что различия в абсолютных значениях и в ходе зависимости показателя поглощения от длины волны для алмазоподобной и графитоподобной пленок являются существенными (отличие в 2-3 раза). Оба типа пленок характеризуются ожидаемым ростом поглощения при переходе от длинноволновой области спектра к коротковолновой. Однако скорость роста поглощения при таком переходе у алмазоподобных пленок выше. По-видимому, эти различия связаны со структурой пленок.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Алексей Сергеевич Белоусов, Ольга Сергеевна Мельникова, Константин Васильевич Соломатин http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-03 Первопринципные исследования структурных, электронных, механических и колебательных свойств двойных карбонатов со структурой доломита 2022-04-14T10:00:21+07:00 Юрий Николаевич Журавлев zhur@kemsu.ru <p><span class="font46">Методами теории функционала плотности с РВЕ градиентным функционалом и дисперсионной поправкой D3(BJ) в базисе локализованных орбиталей пакета CRYSTAL17 рассчитаны параметры кристаллической структуры, электронный и колебательный спектры, упругие постоянные ромбоэдрических двойных карбонатов М1М2(СО<sub>3</sub>)<sub>2</sub> (М1, М2: Mg, Ca, Mn, Cd, Zn) со структурой типа доломита. Показано, что для постоянных решетки, междуатомных расстояний, упругих постоянных и поликристаллических модулей, волновых чисел отдельных колебательных мод можно установить линейные зависимости от радиусов катионов, а для параметров химической связи и энергий образования — от их электроотрицательностей. Параметры решетки увеличиваются с ростом среднего радиуса катиона, а упругие константы и модули уменьшаются. Наибольшая сжимаемость карбонатов предсказана в направлении оси с, что согласуется с характером химической связи, где более сильные связи углерод — кислород присутствуют в плоскости <em>ab,</em> а более слабые связи металл — кислород — в направлении оси с. Энергия образования двойных карбонатов из твердых оксидов и газообразного СО<sub>2</sub> в CaMg(CO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> равна -2.82 eV, в CaCd(CO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> -2.71 eV, а из простых карбонатов соответственно -0.054 eV, 0.023 eV. Полученные формулы могут использоваться для оценки и прогноза физических свойств твердых растворов карбонатов переменного состава.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Юрий Николаевич Журавлев http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-04 Численное исследование влияния остаточных термических напряжений на разрушение металлокерамических композитов 2022-04-14T10:00:19+07:00 Александр Викторович Землянов zem.aleks99@mail.ru Диана Дамировна Гатиятуллина gdiana0510@gmail.com Руслан Ревович Балохонов rusy@ispms.ru <p><span class="font46">Проведено численное исследование механического поведения композиционного материала «алюминий-карбид бора» при действии различных термомеханических нагрузок. Неоднородная структура композитов учитывается в расчетах в явном виде. Для описания механической реакции алюминиевой матрицы использовалась упругопластическая модель, а для керамических частиц — упругохрупкая модель. Для исследования процессов зарождения и распространения трещин в керамических частицах выбран критерий разрушения типа Губера с учетом локального напряженного состояния: объемное растяжение или объемное сжатие. Рассмотрен композиционный материал с единичной частицей карбида бора, находящейся в микрообъеме алюминиевой матрицы. Исследовано влияние остаточных термических напряжений, возникающих при охлаждении композиционного материала, от температуры, близкой к температуре рекристаллизации алюминия, до комнатной на разрушение керамической частицы. Динамические краевые задачи решались численно методом конечных элементов в программном пакете ABAQUS/Explicit.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Александр Викторович Землянов, Диана Дамировна Гатиятуллина, Руслан Ревович Балохонов http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-05 Структурно-фазовые изменения при фазовом переходе D1a→A1 в сплаве Ni4Mo 2022-04-14T10:00:17+07:00 Анатолий Анатольевич Клопотов klopotovaa@tsuab.ru Юрий Афанасьевич Абзаев abzaev2010@yandex.ru Людмила Ильинична Тришкина trishkina.53@mail.ru Татьяна Владимировна Черкасова cherkasova_tv@mail.tu Александр Иванович Потекаев potekaev@spti.tsu.ru <p><span class="font46">Представлены результаты исследования структурных и тепловых эффектов в области фазового перехода порядок-беспорядок D1<sub>a</sub>→A1 в сплаве Ni<sub>4</sub>Mo. Установлено, что переход D1<sub>a</sub> →А1 происходит в узком температурном интервале 16 °С и параметр дальнего порядка п в этой области уменьшается от 1 до 0.85 и при достижении Т<sub>К</sub> уменьшается скачком до 0. Исследованием тепловых эффектов получена температурная зависимость теплоемкости С<sub>р</sub>(Т) и определены энтальпия и энтропия фазового перехода порядок-беспорядок D1<sub>a</sub>→A1 в сплаве Ni<sub>4</sub>Mo. Установлено, что основной вклад в энтропию превращения конфигурационный. Неконфигурационный вклад небольшой и способствует процессам упорядочения. Установлено, что начало отклонения на температурной зависимости С<sub>р</sub>(Т) от линейной коррелирует с началом образования двухфазного состояния D1<sub>a</sub> +А1 и началом уменьшения атомного дальнего порядка в сверхструктуре D1<sub>a</sub>. На основе расчетов из первых принципов термодинамических параметров соединений получены энтальпии образований в системе Ni-Mo и установлено, что наиболее стабильным в этой системе является соединение Ni<sub>3</sub>Mo. Теоретические расчеты энтальпии образования соединения дают значение -8.3 кДж/моль.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Анатолий Анатольевич Клопотов, Юрий Афанасьевич Абзаев, Людмила Ильинична Тришкина, Татьяна Владимировна Черкасова, Александр Иванович Потекаев http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-06 Градиенты структуры, фазового состава и дислокационной субструктуры рельсов при сверхдлительной эксплуатации 2022-04-14T10:00:14+07:00 Роман Вадимович Кузнецов mail@kuzmash.com Виктор Евгеньевич Громов gromov@physics.sibsiu.ru Юрий Федорович Иванов yufi55@mail.ru Василий Евгеньевич Кормышев 89239230000@mail.ru Юлия Андреевна Шлярова rubannikova96@mail.ru Антон Алексеевич Юрьев Ant-yurev@yandex.ru <p>С использованием методов современного физического материаловедения изучены структура, фазовый состав, дислокационная субструктура и перераспределение углерода в дифференцированно закаленных 100-метровых рельсах после сверхдлительной эксплуатации (пропущенный тоннаж с 2013 г. — 1770 млн т брутто). В сечении головки рельсов по центральной оси симметрии и радиуса скругления выкружки на расстояниях 0, 2, 10 мм от поверхности выявлены закономерности изменения основных параметров: относительного содержания различных морфологических разновидностей структуры, скалярной и избыточной плотности дислокаций, объемной доли цементита, перераспределения атомов углерода. Высказано предположение, что снижение объемной доли карбидной фазы в поверхностном слое головки может быть связано с обезуглероживанием и выходом атомов углерода на дефекты структуры стали. Отмечено, что преобразования вдоль центральной оси протекают значительно медленнее по сравнению с изменением относительно радиуса скругления выкружки.</p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Роман Вадимович Кузнецов, Виктор Евгеньевич Громов, Юрий Федорович Иванов, Василий Евгеньевич Кормышев, Юлия Андреевна Шлярова, Антон Алексеевич Юрьев http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-07 Фазовый состав и структура сплава Се-83,3ат%1г, полученного методом электронно-лучевой плавки 2022-04-14T10:00:11+07:00 Алексей Гранитович Никифоров alexnik0113@mail.ru Борис Федорович Демьянов bfdemyanov@mail.ru Данила Алексеевич Никифоров nikdanila@bk.ru Алексей Евгеньевич Левичев a.levichev@g.nsu.ru Сергей Львович Микерин mikerinsl@iae.sbras.ru Александр Сергеевич Кучьянов aleks@iae.nsk.su Михаил Алексеевич Гурьев gurievma@mail.ru Людмила Николаевна Агейкова ageikova@mail.ru <p><span class="font46">Фотокатоды, изготовленные из сплавов системы Ir-Ce, наряду с высокими электронно-эмиссионными свойствами обладают высокой термической стойкостью, электропроводностью и теплопроводностью и находят широкое применение как источники электронов. В настоящей работе проведено исследование фазового состава и структуры сплава Ce-83,3ат%Ir, предназначенного для использования в качестве материала фотокатода. Сплав, полученный методом электронно-лучевой плавки, имеет соотношение компонентов, соответствующее интерметаллиду CeIr<sub>5</sub>, несмотря на это, при кристаллизации образуется дисперсный многофазный материал. Рентгенофазовый анализ показал присутствие в материале фотокатода трех фаз: Ir, CeIr<sub>5</sub> и Ce<sub>2</sub>Ir<sub>7</sub>. Исследования микроструктуры фотокатода методом оптической микроскопии обнаружили, что основой сплава является эвтектика CeIr<sub>5</sub>+Ir. Фаза CeIr<sub>5</sub> образует матрицу, в которую включены кристаллы Ir. Фаза Ir имеет вид стержней со средним диаметром 0,7 мкм. Высокая дисперсность структуры может увеличить эмиссионные свойства фотокатода.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Алексей Гранитович Никифоров, Борис Федорович Демьянов, Данила Алексеевич Никифоров, Алексей Евгеньевич Левичев, Сергей Львович Микерин, Александр Сергеевич Кучьянов, Михаил Алексеевич Гурьев, Людмила Николаевна Агейкова http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-08 К расчету коэффициентов жесткости доменных границ в магнитоэлектроупорядоченных системах в линейной и слабо нелинейной областях 2022-04-14T10:00:09+07:00 Людмила Павловна Петрова petrovalp@inbox.ru Николай Михайлович Игнатенко inmkstu@bk.ru Андрей Сергеевич Громков andrei_gromkov@mail.ru <p><span class="font46">В работе, опираясь на макроскопический подход, проведены исследования особенностей динамики движения доменных границ, включая методологию расчета их коэффициента жесткости, являющегося одним из важнейших релаксационных параметров магнитоэлектроупорядоченных систем. </span></p> <p><span class="font46">П</span><span class="font46">редлагается алгоритм нахождения коэффициентов жесткости доменных границ (ДГ) в ферромагнетиках, сегнетоэлектриках и сегнетомагнетиках в линейной и слабо нелинейной области смещения ДГ под воздействием внешней силы. При этом последняя (на единицу ее площади) определяется как разность плотностей магнитоупругих (упругоэлектрических) энергий кристаллов для доменов, разделенных ДГ. Это связано с различием их энергий, из-за того что в каждом домене имеется своя ориентация векторов спонтанной намагниченности <em>I<sub>S</sub></em> и поляризации <em>P<sub>S</sub></em> при одних и тех же величинах компонент тензора внешних напряжений σ<em><sub>ij</sub></em>. При этом искомые коэффициенты жесткости ДГ определяются как вторые производные по смещениям ДГ от энергий их упругой и магнитоупругой (упругоэлектрической) подсистем. Коэффициенты жесткости первого <em>k<sub>1</sub></em> и второго <em>k<sub>2</sub></em> порядка малости находятся аналогично через составляющие энергий подсистем кубичные и биквадратичные по смещению ДГ, т.е. по относительной деформации кристаллов.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Людмила Павловна Петрова, Николай Михайлович Игнатенко, Андрей Сергеевич Громков http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-09 Составные пьезотрансформаторные датчики уровня сыпучих материалов 2022-04-14T10:00:06+07:00 Виктор Николаевич Седалищев sedalischew@mail.ru Роман Владимирович Краев kraev.roma1020@ya.ru <p><span class="font46">Приведено описание принципов построения и особенностей функционирования составных пьезотрансформаторных датчиков (ПТД) уровня сыпучих материалов, применимых для работы в условиях высоких температур, химических и механических воздействий. Чувствительными элементами (ЧЭ) являются составные пьезоэлектрические трансформаторы (ПЭТ) с согласованными размерами. В зависимости от конструкции и назначения датчика ЧЭ может представлять собой колебательную систему с одной, двумя и более степенями свободы, систему с распределенными параметрами. Это позволяет использовать устройства такого типа в качестве сигнализаторов, а также для осуществления непрерывного контроля уровня сыпучих материалов в емкостях. Возбуждение механических колебаний в чувствительном элементе датчика и формирование выходных сигналов могут осуществляться по схемам с одним или двумя ПЭТ. При реализации первого варианта в качестве выходного сигнала датчика используется отношение выходных напряжений, снимаемых с одного ПЭТ на нормальных частотах синхронизации (НЧС) синфазных и противофазных колебаний в системе. При реализации второго варианта построения датчика используются выходные напряжения, снимаемые с двух ПЭТ на одной из НЧС. Реализация соответствующей схемы и способа формирования выходного сигнала датчика позволяет повысить метрологические и эксплуатационные характеристики измерительных устройств такого типа, расширить диапазон измерения и условия их эксплуатации.</span></p> <p><span class="font46">Описан механизм чувствительности датчика, представлены результаты имитационного моделирования работы датчика, выработаны рекомендации по разработке и проектированию измерительных устройств такого типа.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Виктор Николаевич Седалищев, Роман Владимирович Краев http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-10 Структурообразование в образцах оксида висмута при воздействии синхротронного излучения 2022-04-14T10:00:03+07:00 Павел Олегович Шалаев pshalaev@sfu-kras.ru Людмила Иосифовна Квеглис kveglis@list.ru Владимир Павлович Жереб vpzhereb@rambler.ru Гульсум Сафуановна Бектасова bektasovags@mail.ru Тимофей Владимирович Бермешев vpzhereb@rambler.ru Николай Иванович Разумов razumov.kolya@mail.ru <p><span class="font46">Исследованы образцы фазы δ-Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, известной как твердый электролит, имеющий очень высокую ионную проводимость. В данной работе исследуется структурообразование, вызванное воздействием синхротронного излучения (СИ), направленного на поверхность кристалла δ-Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. СИ отличается от излучения, получаемого от других источников, широким спектральным диапазоном (от инфракрасного до жесткого рентгеновского) и высокой интенсивностью. В процессе этого воздействия были получены дифракционные картины, расшифровке которых посвящена работа. Выявлен полиморфизм, возникающий в образце δ-Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> при воздействии СИ как пример неравновесного фазового перехода. В сложных соединениях процессы перераспределения растворенных атомов в развивающихся микроструктурах пока непонятны, в связи с тем что при облучении возможно радиационно-усиленное фазообразование. Обнаруженная на дифракционных картинах текстура может быть результатом ударно-волновой нагрузки, поступающей от СИ. Этот процесс возникает из набора оптических фононов с разными длинами волн. При сильном электрон-фононном взаимодействии создаются деформации кристаллической решетки, приводящие к смещению атомов, которые удалось зафиксировать при расшифровке дифракционных картин.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Павел Олегович Шалаев, Людмила Иосифовна Квеглис, Владимир Павлович Жереб, Гульсум Сафуановна Бектасова, Тимофей Владимирович Бермешев, Николай Иванович Разумов http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-11 Локальная разрешимость задачи протекания для уравнений движения двух взаимопроникающих жидкостей 2022-04-14T09:59:59+07:00 Ирина Геннадьевна Ахмерова iakhmerova@mail.ru <p>Рассматривается одномерная задача о неизотермическом движении двухфазной смеси вязких несжимаемых жидкостей с неоднородными граничными условиями. В основе математической модели, описывающей движение смеси, состоящей из двух вязких жидкостей, лежат уравнения сохранения массы, импульса каждой фазы и уравнения сохранения энергии в целом. Доказана локальная по времени разрешимость начально-краевой задачи в пространствах С.Л. Соболева и Гельдера. В пункте 1 постановка задачи, краткий обзор литературы по близким к данной теме работам и сформулирован основной результат. В пункте 2 проводится преобразование исходной системы уравнений. Существование сильного и классического решений на достаточно малом промежутке времени, когда истинная плотность постоянна, доказывается с помощью метода Бубнова-Галеркина в пунктах 3 и 4. Доказательство теоремы в идейном плане следует доказательству аналогичного результата для вязкого теплопроводного газа (Антонцев С.Н., Кажихов А.В., Монахов В.Н. Краевые задачи механики неоднородных жидкостей). Особенностью рассматриваемой задачи является наличие неоднородных граничных условий.</p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Ирина Геннадьевна Ахмерова http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-12 О гипотезе Цербо на группах Ли с левоинвариантной лоренцевой метрикой 2022-04-14T09:59:56+07:00 Виталий Владимирович Балащенко balashchenko@bsu.by Павел Николаевич Клепиков askingnetbarnaul@gmail.com Евгений Дмитриевич Родионов edr2002@mail.ru Олеся Павловна Хромова khromova.olesya@gmail.com <p>К числу многообразий с ограничениями на тензорные поля относятся многообразия Эйнштейна, эйнштейново-подобные многообразия, конформно плоские многообразия и ряд других важных классов многообразий. Изучению таких многообразий посвящены работы многих математиков, что отражено в монографиях А. Бессе, М. Берже, М.-Д. Цао, М. Вана.</p> <p>Одним из естественных обобщений метрик Эйнштейна являются солитоны Риччи. Если риманово многообразие является группой Ли, то говорят об инвариантных солитонах Риччи. Наиболее подробно инвариантные солитоны Риччи изучались в случае унимодулярных групп Ли с левоинваринтной римановой метрикой и в случае малой размерности. Так, Л. Цербо доказал, что на унимодулярных группах Ли с левоинвариантной римановой метрикой и связностью Леви-Чивиты все инвариантные солитоны Риччи тривиальны. В неунимодулярном случае аналогичный результат до размерности четыре был получен П.Н. Клепиковым и Д.Н. Оскорбиным.</p> <p>В работе изучаются инвариантные солитоны Риччи на трехмерных унимодулярных группах Ли с лоренцевой метрикой. Результаты исследования показывают, что унимодулярные группы Ли с левоинваринтной лоренцевой метрикой допускают инвариантные солитоны Риччи, отличные от тривиальных. В работе получена полная классификация инвариантных солитонов Риччи на трехмерных унимодулярных группах Ли с левоинвариантной лоренцевой метрикой.</p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Виталий Владимирович Балащенко, Павел Николаевич Клепиков, Евгений Дмитриевич Родионов, Олеся Павловна Хромова http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-13 Численное моделирование окисления водорода при высоких давлениях с помощью глобальной кинетики 2022-04-14T09:59:51+07:00 Валерий Александрович Бунев bunev@kinetics.nsc.ru Андрей Павлович Сеначин andrey.senachin@myttk.ru <p><span class="font46">На основе расчетов процессов самовоспламенения водородно-воздушных смесей в гомогенных химических реакторах с привлечением уравнений детального кинетического механизма разработано новое уравнение глобальной кинетики (макрокинетики) окисления водорода при высоких давлениях. Выбор детального кинетического механизма, достаточно хорошо описывающего процессы при высоких давлениях, произведен на основе сравнительного анализа значительного количества литературных источников, часть из которых приведены в работе. Сравнение различных детальных кинетических механизмов производилось путем тестирования процессов самовоспламенения водорода в идеализированных гомогенных реакторах постоянного объема и постоянного давления с помощью численного моделирования системы обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих процессы самовоспламенения водорода. Полученное уравнение макрокинетики описывает скорость процессов окисления водорода, которые в альтернативном случае детального кинетического механизма необходимо моделировать с привлечением нескольких десятков дифференциальных уравнений. Новое уравнение макрокинетики водорода предназначено для численного моделирования физико-химических процессов при разработке новых технологий и энергетических устройств.</span></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Валерий Александрович Бунев, Андрей Павлович Сеначин http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-14 Согласование базы данных в прикладном интервальном анализе 2022-04-14T09:59:47+07:00 Ерлан Канапиянович Ергалиев ergaliev79@mail.ru Мураткан Набенович Мадияров madiyarov_mur@mail.ru Николай Михайлович Оскорбин osk46@mail.ru Лариса Ленгардовна Смолякова knaus.larisa@gmail.com <p>Рассматривается проблема согласования результатов наблюдений, которая возникает в задачах прикладного интервального анализа. Установлено, что значения совокупности входных переменных и выходной переменной согласованы, если график искомой зависимости расположен во всех внутренних точках интервального гиперпрямоугольника для каждого наблюдения. В этом случае при анализе данных линейных процессов в литературе предложено использовать допусковое множество решений интервальных систем линейных алгебраических уравнений (ИСЛАУ). Однако в реальных и модельных условиях указанное согласование базы данных априори не всегда выполняется. Авторы статьи предлагают использовать принцип робастного оценивания: несогласованные наблюдения следует либо исключить из выборки, либо скорректировать. В настоящей работе представлены результаты исследования этих способов согласования используемой экспериментальной базы данных на модельных линейных процессах в условиях, когда базовые предположения интервального оценивания зависимостей выполняются. Многовариантные вычислительные эксперименты показали возможность повышения точности интервального анализа за счет предварительной корректировки наблюдений, в том числе возможность гарантированного оценивания искомых зависимостей.</p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Ерлан Канапиянович Ергалиев, Мураткан Набенович Мадияров, Николай Михайлович Оскорбин, Лариса Ленгардовна Смолякова http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-15 Моделирование процесса работы спирального и шнекового дозаторов на основе структурных преобразований 2022-04-14T09:59:44+07:00 Марина Александровна Новосельцева novoseltseva.ma@gmail.com Светлана Геннадьевна Гутова gsg1967@mail.ru Илья Юрьевич Чуриков ilyasfw@icloud.com <p>Приготовление однородных по составу композиций из различных материалов, их смешение является широко используемым процессом в пищевой промышленности. Зачастую от исхода этого процесса зависит качество готового продукта. Повышение требований к качеству смесей приводит к необходимости изучения характеристик работы различного рода смесительного оборудования. Одним из таковых подходов является математическое моделирование. Рассмотрено моделирование процесса работы спирального и шнекового дозаторов, которые обеспечивают предварительный начальный этап качественного смешения компонентов. Наличие флуктуаций в дозаторах приводит к стохастическим изменениям выходного сигнала, что, в свою очередь, усложняет процесс моделирования. Для решения данной проблемы использованы последовательные структурные преобразования сигнала для фильтрации флуктуаций и аппарат непрерывных дробей для построения математической модели выходного сигнала с дозаторов в форме гармонической составляющей с некоторой амплитудой и круговой частотой. Результаты исследований с высокой точностью позволяют моделировать процессы на входе смесителей непрерывного действия, проводить оценку эффективности процессов смешивания и оценку влияния технологических параметров на качество смесей.</p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Марина Александровна Новосельцева, Светлана Геннадьевна Гутова, Илья Юрьевич Чуриков http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-16 Применение технологий искусственного интеллекта и компьютерного зрения при решении задач автоматизации обработки и распознавания биологических объектов 2022-04-14T09:59:41+07:00 Роман Николаевич Панарин panarinrn@gmail.com Андрей Александрович Соловьев a.titova@integrasources.com Любовь Анатольевна Хворова khvorovala@gmail.com <p>Рассматривается применение технологий искусственного интеллекта и компьютерного зрения при решении следующих задач: автоматизация обработки и анализа ботанических микро- и макрообъектов, в качестве которых выступают изображения спор папоротников, и разработка программного обеспечения цифрового двойника агроробота. Первая задача представляет собой междисциплинарное исследование, направленное на решение прикладных и фундаментальных задач в биосистематике ботанических объектов и исследовании микроэволюционных процессов с помощью технологий компьютерного зрения, методами интеллектуального анализа изображений, машинного обучения и искусственного интеллекта. В статье представлен инструмент для решения прямой задачи — выполнение замеров по изображениям, получаемых методом сканирующей электронной микроскопии, по изображениям виртуальных гербариев, энтомологических коллекций или выполненным в природной обстановке фотографиям — программный модуль FAST (FunctionalAutomatedSystemTool).</p> <p>Вторая задача — разработка программного обеспечения цифрового двойника агроробота, предназначенного для точечной механической обработки растений и почвы. В статье представлены: блок управления — вычислительный модуль NVIDIA Jetson NANO; исполнительный механизм — 6-осевая роботизированная рука; блок машинного зрения, состоящий из камеры Intel Real Sense; блок шасси — в виде гусеничных траков с драйверами для их управления. Цифровой двойник робота учитывает условия окружающей среды, ландшафт местности, в которой будет работать прототип робота. Использование ROS (Robot Operating System) при разработке программного обеспечения позволит с минимальными усилиями осуществить перенос цифровой модели на физическую (прототип и серийного робота), не изменяя исходный код.</p> <p>Учет физических условий среды при программировании цифрового двойника робота позволил строить приближенные к реальности математические модели управления устройством, заниматься их отладкой и тестированием.</p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Роман Николаевич Панарин, Андрей Александрович Соловьев, Любовь Анатольевна Хворова http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-17 Построение и визуализация онтологии образовательного курса для цифрового информационного пространства вуза 2022-04-14T09:59:34+07:00 Ольга Николаевна Половикова ponOlgap@gmail.com Владислав Владиславович Ширяев asmuddi628@gmail.com Дмитрий Сергеевич Козлов dima190892@mail.ru <p>Несмотря на весомый объем образовательных курсов, которые опубликованы на информационных порталах вуза, полностью или частично отсутствует полноценный механизм получения нужной информации в одном месте и в доступной форме. Каждый курс выступает обособленным ресурсом, без возможности построить логические связи (навигационные переходы) между смежными или последовательными курсами, между курсами одного тематического кластера или предметной области. Еще один немаловажный аспект, который зависит от систематизации электронных курсов, это недоступность контекстного поиска как по материалам конкретного ресурса, так и по всему образовательному порталу.</p> <p>В рамках данного исследования рассматривается задача построения и предоставления онтологии электронного курса. Прикладное решение данной задачи позволит в значительной степени повысить конструктивность существующих сервисов по работе с учебными курсами, а также предоставить новый комплекс возможностей, основанный на систематизации знаний. В качестве структуры предоставления знаний предлагается использовать структурированное множество понятий (терминов), описывающих теоретические и практические аспекты электронного курса. Такая онтология предметной области представляется в виде семантической сети, которая может быть визуализирована специализированным программным средством или средствами графической библиотеки, например <em>d3</em> для языка <em>JavaScript.</em></p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Ольга Николаевна Половикова, Владислав Владиславович Ширяев, Дмитрий Сергеевич Козлов http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-18 Стеганографические методы встраивания и обнаружения сокрытых сообщений, использующие GIF-изображения в качестве файлов-контейнеров 2022-04-14T09:59:30+07:00 Игорь Викторович Пономарев igorpon@mail.ru Дмитрий Игоревич Строкин mega.strokin@mail.ru <p>За последние несколько десятилетий в связи с повсеместным развитием информационных технологий и средств мультимедиа значительную актуальность приобретает разработка новых методов хранения, передачи, анализа и воспроизведения данных. К числу таких методов также относятся средства обеспечения надежности, защищенности, безопасности и конфиденциальности информации при ее передаче по различным каналам связи. На сегодняшний день выполнение необходимых требований конфиденциальности данных развивается в направлении криптографии и стеганографии.</p> <p>В статье рассматривается метод обеспечения конфиденциальности данных средствами цифровой стеганографии, использующий в качестве файлов-контейнеров изображения формата GIF. Рассматриваются особенности данного метода, описываются основные шаги алгоритма и проводится анализ полученного файла. Во второй части работы изучается метод, оценивающий вероятность сокрытия информации в блоках файла-контейнера. Этот метод основан на применении критерия согласия Пирсона. Для проверки работоспособности данного метода проводился ряд тестовых испытаний алгоритма. Как результат была создана компьютерная программа на базе среды программирования Microsoft Visual Studio 2019 Community и языка программирования C# (платформа .NET Framework).</p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Игорь Викторович Пономарев, Дмитрий Игоревич Строкин http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-19 Разработка сверточной нейронной сети для классификации амплитудно-частотных характеристик аудиосигналов 2022-04-14T09:59:27+07:00 Владислав Николаевич Попов oskage.work@gmail.com Павел Сергеевич Ладыгин pavelladygin@yandex.ru Валентин Витальевич Карев krv.valentin@gmail.com Яна Игоревна Борцова server2791@mail.ru <p>Применена технология глубокой сверточной нейронной сети к обработке аудиофайлов, в частности для классификации амплитудно-частотных характеристик аудиосигналов. Сопоставление аудиофрагментов между собой сведено к решению задачи верификации дикторов. В качестве набора данных для обучения глубокой сверточной нейронной сети собрана большая репрезентативная выборка аудиосигналов и дополнена удовлетворяющим требованиям набором данных Free Music Archive, который содержит свободно распространяемые аудиозаписи музыкальных произведений. Для предотвращения переобучения предсказательной модели применены четыре типа аугментации, в том числе гауссовый шум, реверберация, изменение частоты основного тона, изменение темпа аудиосигнала. В качестве предсказательной модели была взята архитектура CQT-Net. Для сравнения векторов признаков используется косинусное сходство. Качество верификации было протестировано на двух выборках, состоящих из 1500 аудиозаписей, которые не использовались во время обучения. Построены Det-кривые для наборов данных, в том числе тестовых с измененным темпом и с измененным питчем. В роли метрики качества модели использован равный уровень ошибок (коэффициент Equal Error Rate). Оценена вероятность выявления наиболее применяемых искажений аудиосигналов в амплитудно-частотной области (не менее 92 %), что говорит о надежности полученной системы.</p> 2022-03-18T00:00:00+07:00 Copyright (c) 2022 Владислав Николаевич Попов, Павел Сергеевич Ладыгин, Валентин Витальевич Карев, Яна Игоревна Борцова