Научная статья на тему 'Исследования термомеханических свойств жаростойкого цирконового бетона'

Исследования термомеханических свойств жаростойкого цирконового бетона Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
57
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАПРЯЖЕНИЯ / ДЕФОРМАЦИИ / ПОЛЗУЧЕСТИ / ЦИРКОНОВЫЙ / VOLTAGE / CREEP / ZIRCON / OF DEFORMATION

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Тотурбиев А. Б., Мусаджиев Н. Б., Тотурбиев Б. Д.

Приведены результаты комплексного изучения процессов напряжения, деформации и ползучести цирконового жаростойкого бетона на полисиликатнатриевом композиционном вяжущем при различных температурах, что свою очередь даст возможность обоснованно назначить коэффициентов запаса прочности и термической стойкости, при этом определить оптимальные формы и размеры изделий для использования их в конструкциях футеровки тепловых агрегатов при различных режимах работы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Тотурбиев А. Б., Мусаджиев Н. Б., Тотурбиев Б. Д.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RESEARCH THERMO-MECHANICAL PROPERTIES OF HEAT-RESISTANT ZIRCONIUM CONCRETE

The results of a comprehensive study of the processes stress, deformation and creep zircon refractory concrete polysilicate sodium composite binder at different temperatures that turn will enable reasonably assign safety factors and thermal resistance, thus to determine the optimum shape and size of products for use in the construction of thermal lining aggregates in various modes

Текст научной работы на тему «Исследования термомеханических свойств жаростойкого цирконового бетона»

При рассмотрении подсистемы ОРП следует учитывать прием на работу новых сотрудников, назначение на другую должность, необходимость периодического повышения уровня квалификации сотрудников.

Уменьшению РОРПотк(*0 способствует своевременное повышение квалификации персоналом.

При систематическом повышении квалификации персоналом, контроле со стороны руководства, своевременном приеме зачетов усредненное значение РОРПотк(*0 не будет превышать некоторый приемлемый (критический) уровень.

Применительно к ОРИ причинами отказов могут быть: несвоевременное обновление перечня защищаемой информации, неправильное отнесение информации к разряду защищаемой, неправильный учет носителей защищаемой информации, утрата носителей защищаемой информации и т.д.

Уменьшение РОРИотк(*0 производится за счет своевременных профилактических мер по корректировке перечней защищаемой информации, проведению разъяснительной работы с персоналом, приему у него зачетов по знанию документов, регламентирующих порядок работы с защищаемой информацией и т.д.

При систематическом проведении профилактических мероприятий РОРИотк(*0 также не будет превышать критическое значение.

Иллюстрация процессов РСПОотк(£),РОРПотк(0 и РОРИотК(0 при корректирующих воздействиях на подсистемы будет в целом аналогична рис. 4.

Таким образом, организационный компонент системы защиты информации типового объекта информатизации с помощью декомпозиции можно представить четырьмя подсистемами. Зависимости от времени вероятностей отказов выделенных подсистем ОК СЗИ: НПОЗИ, СПО, ОРП и ОРИ описываются идентично суммированием убывающей и возрастающей экспонент (рис. 3). Однако смысл и способы определения коэффициентов в показателях экспонент для вероятности отказа каждой подсистемы ОК СЗИ различны. Не совсем идентичны будут и описания воздействий на подсистемы с целью поддержания приемлемого уровня их надежности. Тем не менее, есть основания утверждать, что вероятности отказов всех декомпозиционно выделенных компонентов ОК СЗИ как наиболее универсальных характеристик их надежности могут быть описаны одинаковым простым математическим аппаратом. Эго позволяет существенно упростить оценки надежности организационного компонента и системы защиты информации в целом. На первый взгляд, не возникает трудностей с определением коэффициентов в выражениях (3) - (8). Временные параметры в знаменателях показателей экспонент и некоторые коэффициенты в числителе могут определяться разработчиком СЗИ или нормативными документами по ее эксплуатации и им подобными. Предполагается, что оставшаяся часть коэффициентов может быть установлена по экспертным оценкам.

В настоящее время теория надёжности технических систем разработана достаточно хорошо. Применение основных положений, терминов и определений теории надёжности технических систем в информационной безопасности открывает большие возможности для разработки моделей СЗИ, повышения достоверности оценок характеристик надёжности СЗИ и их отдельных компонентов, в особенности тех, на которые классические подходы теории надёжности технических систем ранее не распространялись. Предложенные нами модели надежности организационного компонента СЗИ и его подсистем показывают, что применение к системам защиты информации методов прогнозирования и оценки надежности технических систем расширяет базу для создания алгоритмов и методик анализа надёжности СЗИ, выбора эксплуатационных показателей их качества.

Литература

1. Баранова А.В., Ямпурин Н.П. Основы надежности электронных средств. — М.: Академия, 2010. — 234 с.

2. Острейковский В. А. Теория надежности. — М.: Высшая школа, 2003. — 457 с.

3. Бриндли К. Измерительные преобразователи: Справочное пособие: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 144 с.

4. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Учеб. для вузов по спец. «Радиотехника» - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 2000. - 462 с.: ил.

Тотурбиев А.Б.1, Мусаджиев Н.Б.2, Тотурбиев Б.Д.3 'докторант, БГТУ им.В.Г.Шухова, 2инженер, 3д.т.н., проф., академик РИА. Институт геологии ДНЦ РАН.

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖАРОСТОЙКОГО ЦИРКОНОВОГО БЕТОНА

Аннотация

Приведены результаты комплексного изучения процессов напряжения, деформации и ползучести цирконового жаростойкого бетона на полисиликатнатриевом композиционном вяжущем при различных температурах, что свою очередь даст возможность обоснованно назначить коэффициентов запаса прочности и термической стойкости, при этом определить оптимальные формы и размеры изделий для использования их в конструкциях футеровки тепловых агрегатов при различных режимах работы.

Ключевые слова: напряжения, деформации, ползучести, цирконовый.

Toturbiev A.B1, Musadzhiev N.B2, Toturbiev B.D3

'doctoral student, Belgorod State Technological University named after V.G Shukhov, Engineer, 3doctor of Technicals, Institute of Geology of the Dagestan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, , Russia, Dagestan Republic RESEARCH THERMO-MECHANICAL PROPERTIES OF HEAT-RESISTANT ZIRCONIUM CONCRETE

Abstract

The results of a comprehensive study of the processes stress, deformation and creep zircon refractory concrete polysilicate sodium composite binder at different temperatures that turn will enable reasonably assign safety factors and thermal resistance, thus to determine the optimum shape and size ofproducts for use in the construction of thermal lining aggregates in various modes

Keywords: voltage, of deformation, the creep, zircon.

В конструкциях футеровки тепловых агрегатов из жаростойких бетонов при высоких температурах их службы возникает напряженно-деформированное состояние. Это предусматривает необходимость комплексного изучения процессов напряжения, деформации и ползучести бетона при различных режимах работы тепловых агрегатов для обоснованного назначения коэффициентов запаса прочности и термической стойкости, а также определение оптимальной формы и размеров изделий.

В связи с этим большой интерес представляет определение термомеханических свойств жаростойких бетонов в нагретом состоянии при различных температурах, что позволяет проводить комплексное изучение напряженно-деформированного состояния футеровочных изделий с максимальным приближением к условиям эксплуатации.

Испытания термомеханических характеристик жаростойкого бетона производилась на установке, автоматические регистрирующие устройства которого позволяли получать непрерывные диаграммы «усилиеР -удлинение Д! при сжатии.

89

Первичные диаграммы ("усилие-перемещение", "перемещение - время") после обработки перестраиваются в диаграммы приведенных характеристик: " напряжение -деформация", "деформация- время". Эти величины в опытах на образцах простой формы при простом нагружении и однородном нагревании определяются соотношениями:

Pi

S=T;

*0

Г1 +0 •'ft

По характеру этих диаграмм, полученных при определенной программе нагружения, определяют свойства и характер поведения материала. Для определения упругости или пластичности программу нагружения составляют так, чтобы повторялась частичная нагрузка и разгрузка образца. Если при енагружении образца силой Руразмеры его восстанавливаются, значит до напряжений, соответствующих этой силе, материал обладает свойством упругости, а соответствующие напряжения и деформация характеризуют предел упругости. Незначительное увеличение силы Ру, приводит к остаточным деформациям.

В данной статье приведены результаты испытания термомеханических характеристик цирконового жаростойкого бетона на полисиликатнатриевом композиционном вяжущем.

В качестве огнеупорного заполнителя и тонкомолотого наполнителя соответственно был использован цирконовый концентрат Верхнеднепровского ГМК, представляющий песок коричневого цвета (размер зерен 0,5-0,63 и 0,14-0,2). Цирконовый концентрат очень устойчив к кислотам и реагирует только с концентрированной плавиковой кислотой.

На рентгенограмме цирконового концентрата после нагревания до 16000С обнаружены только линии, отвечающие по межплоскостным расстояниям циркону, а также незначительное количество примесного минерала бадделеита. Термографические исследования цирконового концентрата не выявили каких-либо тепловых эффектов на дифференциальной кривой до 16000С,потеря в массе при этой температуре составила всего 0,6%.

Анализ полученных данных показывает, что цирконовый концентрат при нагревании до 16000С проявляет стабильные свойства, существенных изменений его минералогического состава не происходит. Химический состав цирконового концентрата следующий, %: ZrO2- 67,4;SЮ2-30,22;АI2O3-1,1;ТЮ2-0,2; Fe2O3-0,5;CaO- 0,1; MgO-0,1; п.п.п.- 0,39.

Цирконовый концентрат характеризовался следующими показателями свойств: огнеупорность - 20 000С;насыпная плотность - 2,9 г/см 3; коэффициент линейного расширения - 4,5 х 10-6°С-1.

Полисиликаты натрия с кремнеземистым модулем 6-6.5 (Si02:Na20) получали путем взаимодействия безводного силиката натрия с 30%-ным водным раствором гидрозоля диоксида кремния при 70-90°С с последующей выдержкой не более 0.5 ч [5].

Цирконовую бетонную смесь оптимального состава, % масс. 80: 20, заполнитель:полисиликатнатриевое композиционное вяжущее соответственно, изготавливали в следующей последовательности. Тонкоизмельченный цирконовый концентрат до Syd = 3000 см2/г смешивали с водным раствором полисиликата натрия в скоростной лабораторной мешалке до получения суспензии цирконий-полисиликатнатриевого композиционного вяжущего. Затем в полученную суспензию вводили мелкозернистый заполнитель-цирконовый концентрат и перемешивали в течение 3-4 мин для получения однородной массы бетона. После чего из полученной массы изготавливались образцы-цилиндры диаметром 25 мм и высотой 85 мм.Твердение образцов происходило в сушильном шкафу при температуре 180-200°С.

Результаты термомеханических исследований цирконового жаростойкого бетона приведены на рис. 1-4.Из диаграммы «у -s> (рис.1.) следует, что при высоких температурах деформации бетона носят упругий характер. Начиная с температуры 1200°С, соответствующей началу спекания вяжущего, наблюдается снижение упругих свойств материала. При 1500-1600°С бетон приобретает пластические свойства, деформации становятся необратимыми.

На рис.2. показаны изменения прочности при сжатии и модуля упругости в зависимости от температуры. Здесь отмечено снижение И^и Е с повышением температуры. Более интенсивно идет этот процесс в интервале температур 1000-1200°С, что также указывает на начало спекания в бетоне.

<э ,МПа

30

20

10

20°С

400°С 80 }°С > 1200°С

//

У TSf о°с -1600°С

0 I 2 £ ,%

Рис. 1. Диаграммы «напряжение-деформация» жаростойкого цирконового бетона при различных

температурах.

90

Рис. 2. Зависимость прочности при сжатии и модуля упругости жаростойкого цирконового бетона от температуры

нагревания.

Предельная деформация разрушения бетона при сжатии, равная 2,1% (рис.3) наступает при максимальной температуре испытания цирконового жаростойкого бетона.

Рис. 3. Зависимость предельной деформации разрущения жаростойкого цирконового бетона от температуры

нагревания

Одной из важнейших характеристик бетона является ползучесть. Для поликристаллической керамики, к которой можно отнести и мелкозернистый бетон в спекшемся состоянии, наиболее характерным механизмом ползучести является диффузия точечных дефектов-вакансий [1,2]. Однако при высоких температурах часто наблюдается вязкая деформация - "скольжение" по границе зерен, часто сопровождающаяся их деформацией.

Как отмечено рядом исследователей [1,2,3,4], макроструктура бетона наряду с микроструктурой, оказывает большое влияние на его деформативность при температурном воздействии. При одной и той же общей пористости у бетона с изолированными порами ячеистого характера ползучесть меньше, чем у бетона, в котором преобладают поры в виде капилляров и трещин.

Рис. 4. Зависимость скорости ползучести жаростойкого цирконового бетона при нагрузке 0,2 МПа от времени выдержки и

температуры.

91

Результаты исследований ползучести цирконового жаростойкого бетона представлены на рис. 4 откуда следует, что скорость ползучести с увеличением температуры от 1200 до 1600°С возрастает с 0,08 до 0,22ч-1. При отмеченных скоростях [3] закон ползучести аппроксимируется формулой:

где: ст - внешнее напряжение;

ст0 - напряжение, соответствующее пределу ползучести;

R - универсальная газовая постоянная;

B0, Q, «-экспериментальные параметры материала, соответственно равные: В0 = 0,0432; Q =106; n = 1,14.

Откуда следует, что скорость ползучести с достаточной для практики степенью точности может быть вычислена при любой нагрузке в исследуемом интервале температур. Однако здесь, в реальных условиях скорость ползучести жаростойкого бетона будет несколько отличаться от определенной экспериментальным путем, поскольку скорость нагрева изменится и, кроме того, материал будет нагреваться с одной стороны.

Таким образом, вышеприведенные результаты испытания жаростойкого цирконового бетона на полисиликатнатриевом композиционном вяжущем в нагретом состоянии т.е. комплексное изучение процессов напряжения, деформации и ползучести бетона при различных температурах, показали возможность обоснованного назначения коэффициентов запаса прочности и термической стойкости, а также определение оптимальной формы и размеров изделий и их использования в конструкциях футеровки тепловых агрегатов при различных режимах работы.

Литература

1. Александровский.С.В., Вагрий В.Я. Ползучесть бетона при периодических воздействиях.-М. : Стройиздат, 1970. - 162с.

2. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. - М. :Высшая школа, 1968. - 512 с.

3. Жуков В.В. Основы стойкости бетона при действии повышенных и высоких температур. Дис.. ..докт. техн. наук. -М.,1981. - 437 с.

4. Тотурбиев Б.Д. Строительные материалы на основе силикат-натриевых композиций. - М.: Стройиздат, 1988, 208с.

Филиппов АН.1, Морозов Ю.С.2, Кондидатов А.А.3

^Кандидат технических наук, доцент; 2магистрант; 3магистрант, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики МЕТОДЫ ВКЛЮЧЕНИЯ АГЕНТОВ В МНОГОАГЕНТНУЮ СИСТЕМУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Аннотация

В статье описываются методы включения агентов в многоагентную систему технологического назначения с онтологическим словарем в виртуальном строковом пространстве технологических данных.

Ключевые слова: онтология, словарь, агент, многоагентная система.

Filippov A.N.1, Morozov Y.S.2, Kondidatov A.A.3

Associate professor, candidate of engineering sciences; Undergraduate student; 3 undergraduate student; St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics, St. Petersburg METHODS OF INCLUSION OF THE AGENTS INTO THE MULTIAGENT SYSTEM OF THE TECHNOLOGICAL

PURPOSE

Abstract

The article describes methods of inclusion into the multiagent system of the technological purpose with the ontological database in the virtual string space of the technological data.

Keywords: ontology, database, agent, multiagent system.

В настоящее время использование методов многоагентных систем (МАС) в современных САПР находит активное применение.

При включении агента в МАС решаются следующие задачи:

• гетерогенность, т.е. объединение в единую инфраструктуру баз данных и других элементов МАС;

• шнхронизация перцепционной информации;

• взаимодействие с агентами через стандартные форматы типа XML;

• взаимодействие с агентами через проприетарные форматы.

Благодаря использованию онтологий можно разделить семантику используемых в процессе проектирования ТПП понятий и данные, представляемые ими. Онтология может быть представлена в виртуально-строковом пространстве технологических данных (ВСПТД).

Методология ВСПТД, на основе которой создается единое информационное пространство описания технологических данных и знаний и обеспечивается включение агентов в МАС, была положена в основу САПР технологических процессов механической обработки деталей «ТЕХКОМ», применяемой ранее на многих отечественных предприятиях [1]. На основе ВСПТД создается язык коммуникаций, описывающий технический аспект передачи информации между агентами и язык описания онтологий, описывающий семантику предметной области [2].

В ВСТПД онтология базируется на представлении триплета (основной структурный элемент информационной среды):

F = UFi, где где: Fi = <Pi,Ni,Vi>

Pi - префикс, обеспечивающий контекстное понятие параметра, то есть указывающий на определенный описываемый объект, Ni - имя параметра, Vi - значение параметра. Словарь метаданных или онтологический словарь (O) --это средство, которое обеспечивает хранение, контроль описание данных и их документирование.

O = (P,N,C,R), где R - матрица кодов способов получения реквизитов, которая служит для организации работы управляющей структуры при взаимодействии агентов.

C - матрица кодов отношений объекта и характеристик.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Су >0 , если пара (Pi,Nj ) семантически допустима,

Су =0, если пара (Pi,Nj ) семантически недопустима

Во время работы над темой исследованы различные методы применения онтологии. В частности, в словарь включены параметры синхронизации перцепционной информации, таблица аффиксов, которая применяется после морфологического синтеза словоформ для формирования фраз на естественном языке, база тезауросов.

92

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.