A theory of MHD instability of an inhomogeneous plasma jet

A problem of the instability of an inhomogeneous axisymmetric plasma jet in a parallel magnetic field is solved. The jet boundary becomes, under certain conditions, unstable relative to magnetosonic oscillations (Kelvin-Helmholtz instability) in the presence of a shear flow at the jet boundary. Because of its internal inhomogeneity the plasma jet has resonance surfaces, where conversion takes place between various modes of plasma MHD oscillations. Propagating in inhomogeneous plasma, fast magnetosonic waves drive the Alfven and slow magnetosonic oscillations, tightly localized across the magnetic shells, on the resonance surfaces. MHD oscillation energy is absorbed in the neighbourhood of these resonance surfaces. The resonance surfaces disappear for the eigen-modes of slow magnetosonic waves propagating in the jet waveguide. The stability of the plasma MHD flow is determined by competition between the mechanisms of shear flow instability on the boundary and wave energy dissipation because of resonant MHD-mode coupling. The problem is solved analytically, in the WKB approximation, for the plasma jet with a boundary in the form of a tangential discontinuity over the radial coordinate. The Kelvin-Helmholtz instability develops if plasma flow velocity in the jet exceeds the maximum Alfven speed at the boundary. The stability of the plasma jet with a smooth boundary layer is investigated numerically for the basic modes of MHD oscillations, to which the WKB approximation is inapplicable. A new "global" unstable mode of MHD oscillations has been discovered which, unlike the Kelvin-Helmholtz instability, exists for any, however weak, plasma flow velocities

Оцінка механічних властивостей модифікованого цементного каменю методом наноіндентування

The mechanical properties of materials began to appear higher requirements. The development of various technologies has become widespread in the modern world, which has contributed to the creation of new building materials. The nanoindentation method has become an alternative approach to the study of the mechanical properties of materials at the nanoscale. In this case, it is not the dimensions of the sample that are reduced, but the size of the deformed region. During nanoindentation, most solid and superhard non-metallic materials are deformed elastically-plastic, which allows characterizing such mechanical properties as hardness and elastic modulus.Based on an analysis of literature, it was found that C-S-H exists in at least three different structural forms: low, high, and ultrahigh densities, which have different average values of hardness and hardness and various volume concentrations. The average values of hardness and hardness turned out to be properties inherent in the С–S–H structure, which do not change in various materials based on cement.In this work, the nanoindentation method was used, preliminary results of the studied cement samples were obtained. The studies were carried out by an automated Hysitron TI 950 TriboIndenter nanoindent. During mechanical measurements, a diamond probe tip was used.It was found that the elastic modulus M increases in samples that contain a complex additive containing nanosized particles. The effect is also observed when a sol of nanosilica or carbon nanomaterial is introduced into a plasticizing additive. The results are presented by histograms of the distribution of nanoindentation points modulo elasticity E and stiffness H.До механічних властивостей матеріалів стали з'являтися більш високі вимоги. Розвиток різних технологій набули широкого поширення в сучасному світі, що сприяло створенню нових будівельних матеріалів. Метод наноіндентування став альтернативним підходом до дослідження механічних властивостей матеріалів на нанорівні. В цьому випадку зменшуються не розміри зразка, а розмір деформованої області. При наноіндентування більшість твердих і надтвердих неметалічних матеріалів деформується пружно-пластично, що дозволяє характеризувати такі механічні властивості, як твердість і модуль пружності.На основі аналізу літературних джерел виявлено, що C-H-S існує, принаймні, в трьох різних за структурою формах: низькою, високою і надвисокою щільності, які мають різні середні величини жорсткості та твердості й різні об'ємні концентрації. Середні величини жорсткості та твердості виявилися властивостями, притаманними структурі C-H-S, які не змінюються в різних матеріалах, заснованих на цементі.У даній роботі використаний метод наноіндентування, отримані попередні результати досліджуваних цементних зразків. Дослідження здійснювалися автоматизованим наноіндентом Hysitron TI 950 TriboIndenter. Під час проведення механічних вимірювань використовувався алмазний наконечник зонда.Встановлено, що модуль пружності M збільшується у зразків, які містять комплексну добавку, що містить нанорозмірні частинки. Ефект також спостерігається і при введенні в пластифікуючі добавку, як золь нанокремнезема, так і вуглецевий наноматериал. Результати представлені гістограмами розподілу точок наноіндентування по модулю пружності E і жорсткості H

Алгоритм расчета трещиностойкости бетона в раннем возрасте при капиллярной усадке по обобщенному критерию

The method of concrete crack-resistance prediction at early age is developed at capillary shrinkage with use of approaches of fracture mechanics, which is guided by the concept of accumulation of defects in structure in the form of capillaries and cracks to their critical concentration of Cc. At the same time process at two stages is considered: on the first – process of formation and growth of defects and on the second – the process, which is directly accompanying destructions (fragmentation) at critical concentration of defects. As a theoretical basis of a method physical ideas of the increment volume mechanism of hollowness of cracks in the concrete model, presented as two-level structure are accepted: a matrix of the hardened cement stone with inclusions and emptiness of various form (crack) as result of the external influences, changing the intense deformed state. The main criterion of a method – the generalized total parameter of crack-resistance calculated on the basis of model schemes of growth, association, localization of cracks system, their classification by types and relative quantity in volume at the initial concentration increasing to critical, that is caused by physical processes of capillary shrinkage is established. Being based on the considered regularities of process of concrete destruction, it is offered to divide all defects of structure, both initial, and developed as a result of power and not power influences, into 5 main types. The amount of pores and cracks of the first four types depends on concrete porosity, and type V – and on the volume content of grains of small or coarse aggregate. To each type of damages, there corresponds the stress intensity factor, extent of influence and which value on the general crack resistance of material depend on quantity of this type of pores and cracks in concrete volume. The new evidence-based algorithm of crack resistance calculation at concrete shrinkage at early age by the generalized criterion, which contains the sequence of operations of calculation as for selection of structure, taking into account the factors, influencing capillary pressure and according to characteristics of properties of concrete components, its technological parameters, and for residual resource definition of concrete on its structure and properties, and also on the samples, which are selected from structures at early age is offered.Разработан метод расчета трещиностойкости бетона в раннем возрасте при капиллярной усадке с использованием подходов механики разрушения, который опирается на концепцию накопления дефектов в структуре в виде пор, капилляров и трещин до их критической концентрации Сс. При этом рассматривается процесс на двух стадиях: на первой – процесс образования и развития дефектов и на второй – процесс, непосредственно сопровождающий разрушения (фрагментацию) при критической концентрации дефектов. В качестве теоретической основы метода приняты физические представления о механизме приращения объема пустотности трещин в модели бетона, представленной как двухуровневая структура: матрица затвердевшего цементного камня с включениями и пустоты различной формы (трещины) как результат внешних воздействий, изменяющих напряженно-деформированное состояние. Установлен основной расчетный критерий метода – обобщенный суммарный параметр трещиностойкости , вычисляемый на основании модельных схем развития, объединения, локализации системы трещин, их классификации по видам и относительному количеству в объеме при начальной концентрации, возрастающей до критической, что обусловлено физическими процессами капиллярной усадки. Базируясь на рассмотренных закономерностях процесса разрушения бетона, предложено разделить все дефекты структуры, как исходные, так и развившиеся в результате силовых и несиловых воздействий, на пять основных типов. Содержание пор и трещин первых четырех типов зависит от пористости бетона, а типа V – и от объемного содержания зерен мелкого или крупного заполнителя. Каждому виду повреждений соответствует свой коэффициент интенсивности напряжений, степень влияния и величина которого на общую трещиностойкость материала зависят от количества данного вида пор и трещин в объеме бетона. Предложен новый научно обоснованный алгоритм расчета трещиностойкости при усадке бетона в раннем возрасте по обобщенному критерию, содержащий последовательность операций расчета как для целей подбора состава с учетом влияющих на капиллярное давление факторов и по характеристикам свойств компонентов бетона, его технологическим параметрам, так и для определения остаточного ресурса бетона по его составу и свойствам, а также по образцам, отобранным из конструкций в раннем возрасте

Standing Alfvén waves with m ? 1 in an axisymmetric magnetosphere excited by a non-stationary source

International audienceAs a continuation of our earlier paper, we consider here the case of the excitation of standing Alfvén waves by a source of the type of sudden impulse. It is shown that, following excitation by such a source, a given magnetic shell will exhibit oscillations with a variable frequency which increases from the shell's poloidal to toroidal frequency. Simultaneously, the oscillations will also switch over from poloidally (radially) to toroidally (azimuthally) polarized. With a reasonably large attenuation, only the start of this process, the stage of poloidal oscillations, will be observed in the ionosphere

Standing Alfvén waves with m ? 1 in an axisymmetric magnetosphere excited by a stochastic source

International audienceIn the framework of an axisymmetric magnetospheric model, we have constructed a theory for broad-band standing Alfvén waves with large azimuthal wave number m » 1 excited by a stochastic source. External currents in the ionosphere are taken as the oscillation source. The source with statistical properties of "white noise" is considered at length. It is shown that such a source drives oscillations which also have the "white noise" properties. The spectrum of such oscillations for each harmonic of standing Alfvén waves has two maxima: near the poloidal and toroidal eigenfrequencies of the magnetic shell of the observation. In the case of a small attenuation in the ionosphere the maximum near the toroidal frequency is dominated, and the oscillations are nearly toroidally polarized. With a large attenuation, a maximum is dominant near the poloidal frequency, and the oscillations are nearly poloidally polarized

Earth drill with storage unit for examination of soils in horizontal alignment of roads

The article considers the design of earth drill with storage unit for examination of soils in horizontal alignment of roads allowing to improve process of ground drilling and sampling for researches. Currently, drilling can be performed both by hand drills and machine-driven ones. One of the drawbacks of such drilling is hole sloughing when extracting drill. In order to avoid this problem, the article describes a new design of earth drill with storage unit

3D-моделирование для жизненного цикла сооружения

Owners and construction management are in permanent search to increase competitiveness, reduce cost and time and maintain a high quality of products and services. In this objective project management tend to organize work execution by implementing comprehensive, linked and sequential processes, making full use of every work effort and limiting work duplication and rework. Since the ’90s, the 3D-modeling is used to coordinate, plan, build and manage future structures. The BIM approach proposes to stakeholders to participate in an intelligent centrally shared 3D-model making use of every contribution to this model, facilitating the coordination, solving the interfaces, reducing duplication efforts and carrying the developed data information throughout the life cycle of the structure and beyond the construction phase. Completing a complex structure requires an important level of design management and coordination of the interface between architect, designer, mechanic, electrician, and other designers. Basic input is required from equipment suppliers. Now, for a good reason, everyone in charge of the process is focused on achieving their process with less cost and less time. Thus, he inadvertently reduces the effort associated with surrounding or subsequent actions, and focuses on his main result. For example, structural engineering developing a 3D-model will focus on clean structural design focusing on structural continuity, geometry identification, and calculation model for finite elements of software. Likewise, a mechanical engineer will model plumbing and mechanical networks for fabrication and installation purposes. It is the same with other design disciplines.Собственники и руководители строительства находятся в постоянном процессе повышения конкурентоспособности, сокращения затрат и времени, поддержания высокого качества продукции и услуг. Цель управления проектами – организовать выполнение работ путем реализации комплексных, связанных и последовательных мероприятий, в полной мере использовать ограничения дублирования переделок. С 1990-х годов 3D-моделирование используется для координации, планирования, создания и эксплуатации будущего сооружения. BIM-подход предлагает заинтересованным сторонам участвовать в общей интеллектуальной 3D-модели, облегчая координацию, решая интерфейсы, уменьшая усилия по дублированию и сохраняя информацию о разработанных данных на протяжении всего жизненного цикла конструкции и по завершении этапа строительства. Для выполнения сложной структуры взаимодействия необходимы высокий уровень управления проектированием и координация интерфейса между архитектором, конструктором, механиком, электриком и другими проектировщиками. От поставщиков оборудования требуются основные входные данные. В связи с этим каждый ответственный за процесс нацелен на достижение собственного результата с меньшими затратами и временем исполнения. Тем самым он непреднамеренно сокращает усилия, связанные с сопутствующими действиями, и сосредоточивается на своем основном результате. Например, структурная инженерия, разрабатывающая  3D-модель, будет нацелена на чистый структурный дизайн, ориентируясь на непрерывность конструкции, идентификацию геометрии и модель расчета для конечных элементов программного обеспечения. Точно так же будут моделироваться водопроводные и другие сети для изготовления и монтажа

The structure of standing Alfvén waves in a dipole magnetosphere with moving plasma

The structure and spectrum of standing Alfvén waves were theoretically investigated in a dipole magnetosphere with moving plasma. Plasma motion was simulated with its azimuthal rotation. The model's scope allowed for describing a transition from the inner plasmasphere at rest to the outer magnetosphere with convecting plasma and, through the magnetopause, to the moving plasma of the solar wind. Solutions were found to equations describing longitudinal and transverse (those formed, respectively, along field lines and across magnetic shells) structures of standing Alfvén waves with high azimuthal wave numbers <i>m</i>>>1. Spectra were constructed for a number of first harmonics of poloidal and toroidal standing Alfvén waves inside the magnetosphere. For charged particles with velocities greatly exceeding the velocity of the background plasma, an effective parallel wave component of the electric field appears in the region occupied by such waves. This results in structured high-energy-particle flows and in the appearance of multiband aurorae. The transverse structure of the standing Alfvén waves' basic harmonic was shown to be analogous to the structure of a discrete auroral arc