CC BY
30
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, СОПРЯЖЕННЫХ С НАНОИНДЕНТИРОВАНИЕМ © В.Б. Мачихин
Индентирование - простой, быстрый, чувствительный и универсальный метод исследования механических свойств различных материалов, покрытий, тонких пленок и т. д., не требующий изготовления специальных образцов и эталонов.
Несмотря на его широкое применение в настоящее время, в промышленности и исследовательских лабораториях, некоторые свойства материала остаются такими же малопонятными, как и в начале века. До сих пор не известно, какие атомные механизмы массопе-реноса определяют размер отпечатка, какова структура материала под индентором, каковы микромеханизмы упрочнения, контролирующие сопротивление внедрению индентора, а так же природа частичного или полного восстановления отпечатка после снятия нагрузки. Как эти процессы связаны с другими фундаментальными характеристиками материала?
В этих случаях необходимая информация может быть получена при математическом моделировании на ЭВМ. В последнее время компьютерное моделирование стало эффективным методом исследования, поэтому была поставлена следующая цель: разработать двухмерную компьютерную модель, которая показывала бы изменение структуры материала в процессе внедрения в него наноиндентора, методом молекулярной динамики.
В качестве материала был выбран аргон, как достаточно простой по своим свойствам. Между атомами данного вещества действуют силы Ван-дер-Ваальса, и потенциальную энергию взаимодействия двух частиц
можно описать с помощью потенциала Леннарда-Джонса, а для расчета их траекторий применили алгоритм Верле в скоростной форме.
На основе метода молекулярной динамики была разработана двухмерная, компьютерная модель системы атомов типа аргона (196 частиц).
Используя данную компьютерную модель, было показано, что, при изменении скорости охлаждения газообразной фазы можно получить аргон, как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии (с треугольной решеткой). Это качественное поведение соответствует известным представлениям о переходе вещества из одной фазы в другую, что служит подтверждением правильности выбранной модели (метода).
Проведены расчеты динамики погружения индентора при постоянной и линейно нарастающей силе, при постоянной температуре, которые качественно соответствуют экспериментальным данным.
Используя полученную компьютерную модель, было показано, что при наноиндентировании вблизи индентора на поверхности образуются «навалы»; в области, примыкающей к индентору, возникают зоны уплотнения и разрыхления, а в основной части, в расположении атомов, изменений не происходит. Это качественное поведение соответствует известным представлениям о поведении материала под индентором.
В дальнейшем планируется разработать трехмерную модель для вещества с ионной или ковалентной связью.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ © Д.Д. Абрамов
Потеря электроэнергии в распределительных электрических сетях при ее транспортировке является одной из наиболее важных проблем в электроэнергетике нашей страны, особенно при развитии рыночных экономических отношений. Многие из существующих распределительных электрических сетей в данный момент остро нуждаются в реконструкции с целью минимизации в них потерь электроэнергии при транспортировке ее от производителя к потребителю. Таким образом, появляется проблема оптимизации электрических распределительных сетей. Для решения этой проблемы удобно воспользоваться имитационным моде-
лированием, в котором учет различных параметров сильно упрощается.
Электрическая распределительная сеть состоит из трансформаторов и соединяющих их проводов. Учет потерь в проводах весьма прост. А в трансформаторах он очень затруднен, при учете всех действующих факторов. При использовании имитационного моделирования можно сделать некоторые допущения, которые сильно упростят расчеты.
Трансформатор в модели заменяется трехфазным колебательным контуром, соединенным по схеме «треугольник», каждый контур представляет из себя после-
