Изучена возможность идентификации и определения антибиотиков тетрациклинового ряда (тетрациклина, доксициклина, окситетрациклина, демеклоциклина, метациклина и хлортетрациклина) в природных водах с использованием цифровой цветометрии по сенсибилизированной флуоресценции европия (III) на его гидроксиде. Установлено, что комплексы европия (III) с тетрациклинами в щелочной среде адсорбируются на гидроксиде европия с сохранением их флуоресцентных свойств. При облучении осадка монохроматическим ультрафиолетовым излучением наблюдается розовая флуоресценция. Измерение цветометрических параметров осадка в аддитивной системе RGB после его центрифугирования проводили с помощью смартфона. Использование хемометрического анализа позволяет сократить время определения и визуализировать данные исследования. Обработку массива данных проводили методами главных компонент, иерархического кластерного анализа и метода k-средних c применением программного обеспечения XLSTAT. Дополнительное привлечение хемометрических методов для обработки аналитического сигнала способствует увеличению достоверности идентификации аналитов. Используемые в работе подходы позволяют количественно оценить содержание антибиотиков в водных объектах. Градуировочные зависимости для определения тетрациклина с использованием методов главных компонент и k-средних имеют логарифмический вид и линейны в диапазонах определяемых содержаний — 0,005 – 0,1 мкг/мл (R²≥ 0,99). Предложена методика определения содержания антибиотиков тетрациклинового ряда в природных водах, которая отличается простотой и доступностью аппаратурного состава. Экологичность предполагает обязательность малым набором неорганических солей, пищевых добавок для концентрирования хелатных комплексов тетрациклинов с ионами европия (III) на его гидроксиде. Применение мобильных цифровых технологий (смартфонов) и современных программных продуктов для обработки данных высокой частоты экспресс-методологии. Апробация методики проведена с использованием пробы речной воды, ее правильность определения метода применения. Относительная погрешность результатов анализа не превышает 15 %.

Исследовано влияние матричных компонентов на результаты газохроматографического определения метанола в образцах алкогольной и спиртосодержащей продукции с использованием для количественных расчетов модифицированного метода внутреннего стандарта. В качестве последнего предложено использовать этанол, являющийся основным компонентом алкогольной продукции. Матричный эффект может быть обусловлен присутствием как самого этанола в различных содержаниях, так и примесных летучих и нелетучих компонентов, являющихся характеристическими для различного рода напитков. Матричный эффект оценивали методом добавок при исследовании 24 образцов алкогольных и спиртосодержащих продуктов с объемной долей этанола от 6,5 до 96,6 %. Все образцы подвергали перегонке: при низком содержании в них сахара анализировали исходные образцы и дистилляты, при высоком — только дистилляты. Показано, что влияние матричных компонентов на результаты определения метанола предложенным методом статистически незначимо, а сам метод обеспечивает высокую достоверность получаемых данных и имеет хорошие перспективы для стандартизации на межгосударственном и международном уровне.

Предложена простая и избирательная методика сорбционно-фотометрического определения тория (IV) в глине с использованием нового хелатообразующего сорбента — сополимера малеинового ангидрида со стиролом, модифицированного N¹,N¹,N²-трифенилгуанидином. В статических условиях изучено влияние на сорбцию тория (IV) pH среды, ионной силы раствора, времени контакта фаз и концентрации тория в растворе. Найдены оптимальные условия извлечения тория: pH 4; μ = 0,6, время контакта фаз — 2,5 ч. Степень извлечения тория в оптимальных условиях — 95 %. При изучении десорбции тория установлено, что он количественно десорбируется 5 мл 2 М HClO₄. Показано, что основные микро- и макрокомпоненты глины не оказывают влияния на результаты определения тория. Разработанная методика применена для определения тория в образце глины из Шемахинского района Азербайджана. Правильность полученных результатов подтверждена методом добавок.

Недостаток шахтных интерференционных анализаторов концентрации метана и углекислого газа — отсутствие автоматического контроля. В работе представлены результаты разработки алгоритма автоматизации процесса измерения концентрации метана и углекислого газа в воздухе шахтным интерференционным анализатором. С помощью приведенного оптико-электронного устройства предложено автоматическое определение смещения интерференционной картины исследуемым газом. В устройстве, метрологические характеристики которого соответствовали параметрам шахтного интерферометра ШИ-11, реализованы следующие основные автоматизированные функции: управление источником излучения, электрическим насосом, каналами измерения и перемещением подвижной газовоздушной камеры, обработка цифровых изображений интерферограмм. Алгоритм цифровой обработки получаемого в ходе измерения процессором устройства изображения интерференционной картины (интерферограммы) реализован в виде программы в пакете MatLab. Результат работы программы при измерении концентрации метана показал ее эффективность и необходимую точность. Автоматизация измерений углекислого газа предусматривала соответствующую градуировку шкалы путем загрузки градуировочных коэффициентов в память микроконтроллера. Полученные результаты могут быть использованы для автоматизации определений концентрации газов в воздухе в нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности.

Характеристики газотурбинных двигателей зависят от структурного состояния материала лопаток турбины и во многом определяются технологией их изготовления. Поскольку к отливкам турбинных лопаток с монокристаллической структурой из высоколегированных жаропрочных никелевых сплавов (ЖНС) предъявляют повышенные требования по макро- и микроструктуре, выявление специфических дефектов литья — важная задача для повышения качества отливок лопаток. В работе представлены результаты исследования влияния параметров направленной кристаллизации на морфологию дендритной структуры ЖНС и их склонность к образованию литейных дефектов монокристаллической структуры. Анализировали структуру сплавов в монокристаллических отливках лопаток, влияние технологических параметров на дисперсность структурных составляющих ЖНС при литье турбинных лопаток с осевой ориентацией <001> на установках с жидкометаллическим охлаждением. Установлено, что параметры дендритной ячейки отливки меняются по высоте от 220 до 330 мкм, объемная доля микропор — от 0,02 до 0,2 %. Методом электронно-зондового микроанализа выявлено, что фазовый и локальный элементный составы сплава в зонах пера лопатки и изолированных зернах идентичны. Появление изолированных зерен, нарушающих монокристаллическую структуру отливок, наблюдается при снижении скорости охлаждения ЖНС. Для повышения температурного градиента и снижения вероятности формирования перед фронтом кристаллизации посторонних кристаллов в отливках предложены оптимизированные температурно-скоростные режимы литья и направленной кристаллизации. Полученные результаты могут быть использованы при разработке температурно-скоростных параметров процесса направленной кристаллизации лопаток перспективных турбин из новых жаропрочных сплавов.

Представлен вероятностный подход к оценке усталостной прочности и циклического ресурса на основе модели Уиллера, который дает возможность оценить вероятность разрушения рассматриваемого конструктивного элемента с учетом эффекта торможения трещины после перегрузки. Начальный размер трещины, параметры уравнения Пэриса и показатель степенной функции торможения трещины полагаются случайными параметрами. Кинетика усталостной трещины описывается путем пошагового (цикл-за-цикл) интегрирования записанного в конечных разностях уравнения Пэриса. Вероятностная оценка выполняется с помощью метода статистического моделирования Монте-Карло путем многократного решения задачи Коши при различных сочетаниях значений случайных параметров модели, генерируемых в соответствии с принятыми законами вероятностных распределений этих параметров. Вероятностные распределения случайных параметров выбираются исходя из уровня неопределенности задачи на основе имеющихся статистических данных и без учета информации о состоянии конкретного конструктивного элемента в процессе его эксплуатации. Для статистического описания процесса роста усталостной трещины в элементах конструкции с учетом эффекта торможения разработан компьютерный код в среде Matlab. Представлен пример расчета циклической прочности элемента трубопровода, содержащего протяженную осевую трещину на внутренней поверхности, нагружаемого внутренним давлением, изменяющимся по периодическому закону с постоянной амплитудой, на который накладывается однократная растягивающая перегрузка. Получены оценки зависимости вероятности усталостного разрушения от числа циклов нагружения при различных сочетаниях основных конструктивных параметров. Проведена оценка чувствительности вероятности усталостного разрушения рассмотренного элемента при фиксированном числе циклов нагружения к изменению значений конструктивных параметров.

В целях развития методик расчета аварийных ситуаций теплонапряженного оборудования исследована реология сплава ХН55МВЦ при конечных квазистатических деформациях и температурах — эксплуатационных и повышенных. Установлены основные закономерности деформирования сплава и выявлены ответственные за них физические механизмы. Предложены математические модели для описания наиболее значимых при расчете конструкций эффектов. Реологические свойства сплава исследованы в условиях одноосного изотермического сжатия при температурах 24 – 1150 °C, степенях логарифмической деформации до 1,0 и скоростях 0,001 – 0,125 с^–1. Основные механизмы деформирования установлены методами оптической микроскопии. Предложена математическая модель, описывающая форму кривых деформирования сплава (модификация дислокационной модели жесткопластичности Бергштрёма), развитием которой стали скоростные и температурные зависимости механических характеристик. На кривых деформирования обнаружен протяженный участок линейного упрочнения с насыщением и выходом на плато или разупрочнением. Максимумы (пиковые значения) напряжений немонотонно зависят от режима деформации, пределы текучести слабо зависят от скорости, линейное упрочнение практически не зависит от режима. Исследования микроструктуры выявили отсутствие связи стадии разупрочнения с началом процесса динамической рекристаллизации. Микротрещины не обнаружены. При температурах 24 – 900 °C наблюдали прерывистое течение и акустическую эмиссию, объяснимые динамическим старением (свыше 500 °C), деформационным двойникованием и автоволновыми эффектами при локализации пластической деформации. Предложенные модели реологических эффектов отличаются от существующих дислокационных моделей теоретически более широким диапазоном применения — по скоростям деформации (10^–8 – 1,0 с^–1) и температурам (0 – 80 % от температуры плавления). Обнаруженные в экспериментах реологические эффекты, анализ их физической природы и математическое описание применимы для совершенствования методик расчета аварийных ситуаций теплонапряженного оборудования.

Over the years, housing has always been one of the basic human needs. Stones, clay, wood and cement are common construction materials. Currently, cement structures are highly solicited both in our country and all over the world. However, cement structures suffer from stress-induced cracks attributed to overloading. The study was carried out to find out the possibility of minimizing the crack formation and increasing the stability of cement structures to fracture. The goal of the study is to characterize the physical and mechanical properties of the cement mortar reinforced with oil palm mesocarp fibers (OPMF) to increase the crack resistance of the structures built with cement mortar, as well as to simulate nucleation and growth of cracks up to the fracture. Composition of the prepared samples differed in the content of OPMF: 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.25, and 1.5 of sand weight. Analysis of the physical and mechanical characteristics of the samples carried out after 7, 28 and 45 days revealed that the rate of water absorption increases in proportion to the increase in fiber content and ranges from 2.4 to 11.6. The three-point bending test was used to determine the flexural strength and Young’s modulus (YM) upon bending. The flexural strength and YM increase as the fiber content of the sample increases from 0 to 0.25 and then decrease. The maximum values of the flexural strength (5.475_MPa) and YM (283.633_MPa) in bending were obtained after 45 days on a sample containing 0.25_% fibers. The compression test was used to determine the compressive strength and YM under compression. The compressive strength and YM decrease with increasing fiber content in the samples. The maximum values of the compressive strength (23.18_MPa) and YM (310.044_MPa) were obtained for the sample containing 0 of fibers. Analysis of the destruction of organic fiber cement samples revealed that the crack propagation occurs by the mechanism of coalescence of micropores. Stochastic modeling carried out for different fiber content showed that the crack growth rate also increases in proportion to the increase in the fiber content. Thus, the main cause of fracture in compressive and bending tests is the viscous growth of the pores and ductile-brittle crack growth through the cement grains.

Рассмотрена задача оптимального управления линейным динамическим объектом в условиях неполной информации об исходных данных. Проведен анализ подходов, базирующихся на различных моделях описания неопределенности. Показано, что использование подхода, основанного на вероятностной модели описания неопределенности, целесообразно лишь в случае, когда неопределенность связана только со случайностью, описание других источников неопределенности в рамках этой модели затруднительно, а формальное применение аппарата регрессионного анализа дает результаты, далекие от истинных. Нечеткая модель пригодна для описания широкого спектра источников неопределенности, однако ее применение встречает методологические трудности при сравнении и ранжировании нечетких чисел и сглаживании нечетких данных. В этой связи представляется перспективным применение подхода, основанного на интервальной модели, позволяющей описать широкий класс неопределенных и неточных исходных данных. В целях унификации алгоритмов управления для систем, описываемых уравнениями состояния различного вида с интервально заданными параметрами, разработан алгоритм эквивалентных преобразований, позволяющий осуществлять переход к специальным формам представления матрицы состояния, обеспечивая при этом сохранение всех динамических свойств исходной системы. Для обеспечения реализации алгоритма решены задачи построения области значений корней матрицы системы и ее описания приближением в виде интервального вектора. Предложен подход к решению задач терминального управления и максимального быстродействия, когда неопределенность в исходных данных описывается интервальной моделью, а для решения задачи используется аппарат интервального анализа. Показано, что в этом случае при непосредственном использовании классической постановки задачи оптимального управления без учета неопределенности не существует единственного оптимального управления, гарантирующего точный перевод объекта в требуемое конечное состояние при любых значениях параметров из заданного интервала их возможных значений. Поэтому при наличии интервальной неопределенности на исходные данные задачи нельзя говорить о ее решении в том смысле, в котором оно понимается при точно известных параметрах, и следует пересмотреть сам подход к постановке задачи управления в целях определения в дальнейшем решения, обеспечивающего гарантированную точность перевода системы. В этой связи задачу управления в условиях интервальной неопределенности предлагается сформулировать как задачу определения множества управляющих воздействий, гарантирующих ее решение с заданной до интервала точностью, на множестве известных с точностью до интервала исходных данных. На примере задачи с неточно известным начальным состоянием показано, что если множество возможных начальных состояний объекта принадлежит n-мерному прямоугольному параллелепипеду, то при реализации на объекте управления, рассчитанного для любого начального состояния из заданного множества, множество конечных состояний является выпуклым и представляет собой n-мерный параллелепипед. Для его построения достаточно определить лишь координаты вершин, соответствующих вершинам выше определенного n-мерного прямоугольного параллелепипеда. Предложена система неравенств, определяющая условие принадлежности множества конечных состояний объекта, полученных при реализации управления при любом возможном значении начального состояния из заданного множества, требуемому множеству конечных состояний. На основе указанной системы неравенств сформулированы условия, позволяющие априори ответить на вопрос о разрешимости задачи.