Furthering the understanding of silicate-substitution in α-tricalcium phosphate : an X-ray diffraction, X-ray fluorescence and solid-state nuclear magnetic resonance study

High-purity (SupT) and reagent-grade (ST), stoichiometric and silicate-containing α-tricalcium phosphate (α-TCP: ST0/SupT0 and Si-TCP x = 0.10: ST10/SupT10) were prepared by solid-state reaction based on the substitution mechanism Ca3(PO4)(2-x)(SiO4)x. Samples were determined to be phase pure by X-ray diffraction (XRD), and Rietveld analysis performed on the XRD data confirmed inclusion of Si in the α-TCP structure as determined by increases in unit cell parameters; particularly marked increases in the b-axis and β-angle were observed. X-ray fluorescence (XRF) confirmed the presence of expected levels of Si in Si-TCP compositions as well as significant levels of impurities (Mg, Al and Fe) present in all ST samples; SupT samples showed both expected levels of Si and a high degree of purity. Phosphorus (31P) magic-angle-spinning solid-state nuclear magnetic resonance (MAS NMR) measurements revealed that the high-purity reagents used in the synthesis of SupT0 can resolve the 12 expected peaks in the 31P spectrum of α-TCP compared to the low-purity ST0 that showed significant spectral line broadening; line broadening was also observed with the inclusion of Si which is indicative of induced structural disorder. Silicon (29Si) MAS NMR was also performed on both Si-TCP samples which revealed Q0 species of Si with additional Si Q1/Q2 species that may indicate a potential charge-balancing mechanism involving the inclusion of disilicate groups; additional Q4 Si species were also observed, but only for ST10. Heating and cooling rates were briefly investigated by 31P MAS NMR which showed no significant line broadening other than that associated with the emergence of β-TCP which was only realised with the reagent-grade sample ST0. This study provides an insight into the structural effects of Si-substitution in α-TCP and could provide a basis for understanding how substitution affects the physicochemical properties of the material

МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОЛУЧЕВЫХ АНТЕНН ДЛЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

The paper considers possibilities pertaining to application of multibeam antennas for communication systems. Modeling of a pyramidal horn antenna and lattice has been carried out in the paper. The paper studies methods for provision of multibeam radiation. Modeling and electrodynamic analysis of multibeam antenna systems have ben executed on the basis of single- and double-mirror antennas. The paper presents application of horn antennas of special design with the purpose to improve range characteristics of the system.Рассмотрены возможности применения многолучевых антенн для систем связи. Проведено моделирование пирамидальной рупорной антенны, решетки пирамидальных рупоров, рассмотрены способы обеспечения многолучевого излучения. Осуществлены моделирование и электродинамический анализ многолучевых антенных систем на основе одно- и двухзеркальной антенн. Рассмотрено применение рупорных антенн специальной конструкции для улучшения диапазонных свойств системы

Comparative characteristics of chosen mulching substances used in horticultural and orcharding

Entering mulching materials in trunk strips of fruiters is one of the most perspective technologies of a garden care. In the article classification of mulching materials is brought, and the basic physicomechanical properties of sawdust and peat are considered. Influence of chosen mulching substances (sawdust, peat) on the quality of their sowing were analyzed

MODELING OF MULTIBEAM ANTENNAS FOR TELECOMMUNICATION SYSTEMS

The paper considers possibilities pertaining to application of multibeam antennas for communication systems. Modeling of a pyramidal horn antenna and lattice has been carried out in the paper. The paper studies methods for provision of multibeam radiation. Modeling and electrodynamic analysis of multibeam antenna systems have ben executed on the basis of single- and double-mirror antennas. The paper presents application of horn antennas of special design with the purpose to improve range characteristics of the system

Численное моделирование температурного поля заготовок при индукционном нагреве для изготовления подшипниковых колец

Mathematical modeling of the induction heating for cylindrical workpieces of bearing ring, when the inductor operated in rational way. The workpiece temperature distribution before punching found under cooling preprocess. The numerical solution obtained applying the finite element method and compared to the experimental data.Проведено математическое моделирование процесса индукционного нагрева цилиндрической заготовки для подшипникового кольца и получен рациональный режим работы индуктора. С учетом остывания заготовки получено распределение поля температур перед началом процесса штамповки. Численное решение, полученное методом конечного элемента, сравнивалось с экспериментальными данными.Проведено математичне моделювання процесу індукційного нагріву циліндричної заготівки для підшипникового кільця та найдений раціональний режим роботи індуктора. З урахуванням процесу охолодження заготовки отримано розподіл поля температур перед початком процесу штампування. Чисельне рішення, яке отримане методом скінчених елементів, порівнювалося з експериментальними даними

Экспериментальное исследование прочности многокомпонентного элемента защитной конструкции при растяжении и ударе

The results of an experimental strength study on single- and multi-element fragments of a multi-component thin-wall roller shutter protective structure are presented. In the framework of the study tensile tests were conducted to measure the in-plane rupture strength of the roller curtain using two-, three- and four-lath fragments of the structure. Also the impact tests on single-lath specimens of the roller shutter hit by a conical steel punch were performed. The results of the measurements were used to estimate the dependence of the kinetic puncher energy on the amount of impact penetration as well as the per unit length lock rupture force of the roller structure. The results obtained should contribute to the enhanced design and reliability of such protective structures as well as objects equipped with them.Представлены результаты комплексных испытаний на прочность одиночных элементов и пакетов элементов тонкостенной защитной конструкции. Путем испытаний на растяжение получены величины разрывных усилий для фрагментов защитной конструкции, состоящих из двух, трех и четырех последовательно соединенных элементов. Также проведены испытания одиночных элементов защитной конструкции на удар коническим стальным пробойником. На основе полученных экспериментальных данных произведена оценка степени разрушающего (проникающего) воздействия при ударе в зависимости от кинетической энергии пробойника, а также разрывной прочности замковых элементов соединений.Представлені результати комплексних іспитів на міцність окремих елементів та пакетів елементів тонкостінної захисної конструкції. З іспитів на розтягання отримані значення розривних зусиль для фрагментів захисної конструкції, що складаються з двох, трьох та чотирьох послідовно з’єднаних елементів. Також проведені іспити окремих елементів захисної конструкції на удар конічним сталевим пробійником. На підставі отриманих експериментальних даних проведена оцінка ступеня руйнівного (проникаючого) впливу при ударі в залежності від кінетичної енергії пробійника, а також розривної міцності замкових елементів з'єднань

Численное моделирование процесса деформирования двухслойной пластины при ударном воздействии пробойником

The numeral simulation of double-layer plate (metal and bio-tissue) deform process under steel punch impact is provided applying the method of finite elements. The solution of non-stationary thermos viscous elastic boundary value problem allowed to find out the parameters of the stress-strain deformed state within the layers of the plate. The analysis of the strain fields and stresses demonstrated that the deformation area of bio-tissue layers considerably exceeds the area of metallic local deformation during the incomplete punch penetration into a plate. The maximum displacement in the bio-tissue layer does not exceed the critical depth of the dent in the metal layer.В работе методом конечных элементов проведено численное моделирование процесса ударного взаимодействия двухслойной пластины (металл - биоткань) cо cтальным пробойником. Решение нестационарной контактной краевой термовязкоупругопластической задачи позволило найти параметры напряженно-деформированного состояния в слоях пластины. Анализ полей деформаций и напряжений показал, что при неполном проникновении пробойника в пластину область деформирования слоя биоткани значительно превышает область локального деформирования металлического слоя.У роботі методом скінченних елементів проведено чисельне моделювання процесу ударної взаємодії двошарової пластини (метал - біотканина) cо сталевим пробійником. Рішення нестаціонарної контактної краєвої термовязкопружньопластичної задачі дозволило знайти параметри напружений-деформованого стану в шарах пластини. Аналіз полів деформацій і напружень показав, що при неповному проникненні пробійника в пластину область деформації шару біотканини значно перевищує область локальної деформації металевого шару

Численное определение напряженно-деформированного состояния тонкой пластины с покрытим при ударном воздействии пробойником

A numerical simulation of the impact process on a thin two-layer plate with a double-sided coating of a steel punch having a flat working part with its partial penetration into the plate was carried out applying the finite element method. To determine the structure’s stress-strain state, a non-stationary contact boundary thermo-elastoplastic problem was solved, in such way as to put in variation of the materials’ mechanical properties and their nonlinear dependence on temperature and strain rate. Analysis of the deformations and stresses fields showed that when the punch is not fully penetrated, the lower layer of the coating peels off and the brittle fracture of the upper layer occurs, i.e. redistribution of the stress field does not lead to a complete destruction of the plate or its breakdown. With the use of layered structures and durable coatings of plate elements materials in protective structures made of light metals and alloys, the resistance of the structure to an impact failure increases.В работе методом конечного элемента проведено численное моделирование процесса ударного воздействия на тонкую двухслойную пластину с двухсторонним покрытием стального пробойника с плоской рабочей частью при его частичном проникновении в пластину. Для определения напряженно-деформированного состояния конструкции была решена нестационарная контактная краевая термо-упругопластическая задача с учетом изменения механических свойств материала и их нелинейной зависимости от температуры и скорости деформаций. Анализ полей деформаций и напряжений показал, что при неполном проникновении пробойника происходит отслаивание нижнего слоя покрытия и хрупкое разрушение верхнего слоя, т.е. перераспределение поля напряжений не приводит к полному разрушению пластины или ее пробою. При использовании слоистых структур и прочных покрытий материалов пластинчатых элементов защитных конструкций из легких металлов и сплавов происходит повышение стойкости конструкции к разрушению при ударе.У роботі методом кінцевого елементу проведено чисельне моделювання процесу ударної взаємодії тонкої двошарової пластини з двостороннім міцним покриття при частковому проникненні сталевого пробійника з плоскою робочою частиною. Для визначення напружено-деформованого стану конструкції було вирішено нестаціонарну контактну крайову термовязкопластичну задачу з урахуванням нелінійної залежності зміни механічних властивостей матеріалу від температури і швидкості деформацій. Аналіз полів деформацій і напружень показав, що при неповному проникненні пробійника відбувається відшарування нижнього шару покриття і крихке руйнування верхнього шару, тобто перерозподіл поля напружень не призводить до повного руйнування пластини

Ударное деформирование тонкостенной конструкции

The punch with cone-shaped working part impact into aluminum alloy thin-walled structures is mathematical modelled applying thermo-mechanical coupling of the physical processes during their deformation. The nonlinear physical properties contain a nonlinear stress-strain rate dependence of temperature. To solve the contact problem the sliding boundary conditions (friction) on moving bodies introduced. Numerical simulation of impact process performed using the finite element method and the independent Lagrange-Euler approach for two variants of the thin-walled box structure. The solution of the dynamic viscous plastic contact problem allowed to determine and to design the stress-strain fields in the thin-walled box section. For comparison, the deformation process of the similar aluminum construction with an additional rib considered when the punch with the conical working part impact. Analysis of stress-strain state for two various types of structural geometries demonstrated that mounting the additional medial rib into its design let redistribute the stress fields and significantly reduce the plastic deformation area during the impact because of four fold increasing in its contact stiffness. Such modification of the structure rigidity may improve the strength properties of the entire composite security device applying changes only to its part.Проведено конечноэлементное моделирование процесса ударного деформирования тонкостенной конструкции из алюминиевого сплава при ударе пробойником с конусообразной формой рабочей части. Решение динамической контактной вязкопластической задачи позволило определить поля напряжений и деформаций для конструкции с дополнительным ребром жесткости. Анализ полей деформаций показал, что наличие дополнительного ребра приводит к перераспределению поля напряжений и приводит к увеличению жесткости всейконструкции.Проведено скінченно елементне моделювання процесу ударного деформування тонкостінної конструкції з алюмінієвого сплаву при ударі пробійником з конусоподібною формою робочої частини. Розв’язання динамічної контактної в’язкопластичної задачі дозволило визначити поля напружень і деформацій для конструкції з додатковим ребром жорсткості. Аналіз полів деформацій показав, що наявність додаткового ребра приводить до перерозподілу поля напружень і призводить до збільшення жорсткості всієї конструкції

Liquid Flame Spray—A Hydrogen-Oxygen Flame Based Method for Nanoparticle Synthesis and Functional Nanocoatings

In this review article, a specific flame spray pyrolysis method, Liquid Flame Spray (LFS), is introduced to produce nanoparticles using a coflow type hydrogen-oxygen flame utilizing pneumatically sprayed liquid precursor. This method has been widely used in several applications due to its characteristic features, from producing nanopowders and nanostructured functional coatings to colouring of art glass and generating test aerosols. These special characteristics will be described via the example applications where the LFS has been applied in the past 20 years.Peer reviewe