Molecular dynamics study of cluster structure and properties of rotational waves in solid nanostructures

The paper reports a molecular dynamics analysis of rotary properties of a transformational wave generated due to compressive influence. Studies are performed in the time interval prior to the onset of elastic precursor reflection from the free boundary. It is shown that the leading front of a rotary wave coincides with the transformational wave front. The rotary wave velocity for copper is determined, being equal to 1300 m/s. The values of angular moment projections onto the coordinate axes in a plane perpendicular to wave propagation are found to be symmetrical, and their total sum equals zero

Molecular dynamics study of cluster structure and properties of rotational waves in solid nanostructures

The paper reports a molecular dynamics analysis of rotary properties of a transformational wave generated due to compressive influence. Studies are performed in the time interval prior to the onset of elastic precursor reflection from the free boundary. It is shown that the leading front of a rotary wave coincides with the transformational wave front. The rotary wave velocity for copper is determined, being equal to 1300 m/s. The values of angular moment projections onto the coordinate axes in a plane perpendicular to wave propagation are found to be symmetrical, and their total sum equals zero

Визначення динамічної навантаженості напіввагона з двотрубною хребтовою балкою

To ensure the structural strength of open-top wagons, it has been proposed to introduce the concept of a traction device that could be implemented in open-top wagons with bearing elements made of round pipes. Feature of the concept is that the console parts of the girder beam are filled with a viscous substance with damping and anticorrosive properties. To convert the shock kinetic energy into the dissipation energy, the concept design includes a piston with two throttle valves (inlet and outlet).In order to determine the dynamic load on the bearing structure of an open-top wagon equipped with a concept design of the traction device, mathematical modeling was performed. A mathematical model of the open-top wagon dynamic load during shunting collision has been constructed. It was considered that the frame of an open-top wagon is exposed to a longitudinal load of 3.5 MN. Differential equations were solved in line with a Runge-Kutta method in the programming environment Mathcad. It was established that the maximum magnitude of acceleration that acts on an open-top wagon, taking the improvement into consideration, is about 30 m/s2. The proposed technical solutions make it possible to reduce the magnitude of dynamic load on a open-top wagon’s bearing structure at shunting collision by 25 %.The software CosmosWorks was used to perform computer simulation of the dynamic load on an open-top wagon. The finite element method was applied as a calculation technique. In this case, maximum accelerations amounted to about 37 m/s2 and were concentrated at the console parts of a girder beam.Adequacy of the developed models of dynamic loading on an open-top wagon’s bearing structure was tested against the Fisher criterion (F-criterion). The optimal number of measurements was defined based on the Student-Gorset criterion. The results from calculation have demonstrated that the hypothesis of adequacy is not rejected.This study will contribute to a decrease in the dynamic load on the bearing structures of open-top wagons in operation, as well as bring down the cost of unscheduled repairs. The current research enables the compilation of guidelines on designing innovative rolling stock with improved technical and economic indicators.Для обеспечения прочности несущих конструкций полувагонов предложено внедрение концепта упряжного устройства, который можно реализовать на полувагонах с несущими элементами из круглых труб. Особенностью концепта является то, что консольные части хребтовой балки заполнены вязким веществом с демпфирующими и антикоррозийными свойствами. Для преобразования кинетической энергии удара в энергию диссипации в концепт входит поршень с двумя дроссельными клапанами (впускным и выпускным).С целью определения динамической нагруженности несущей конструкции полувагона, оборудованного концептом упряжного устройства, проведено математическое моделирование. Составлена математическая модель динамической нагруженности полувагона при маневровом соударении. Учтено, что на раму полувагона действует продольная нагрузка в 3,5 МН. Решение дифференциальных уравнений проведено по методу Рунге-Кутта в среде программного обеспечения Mathcad. Установлено, что максимальная величина ускорения, действующего на полувагон, с учетом мероприятий по усовершенствованию, составляет около 30 м/с2. Предложенные технические решения позволяют снизить величину динамической нагруженности несущей конструкции полувагона при маневровом соударении на 25 %.Проведено компьютерное моделирование динамической нагруженности полувагона в программном обеспечении CosmosWorks. В качестве расчетного использован метод конечных элементов. Максимальные ускорения при этом составили около 37 м/с2 и сосредоточены в консольных частях хребтовой балки.Проверка адекватности разработанных моделей динамической нагруженности несущей конструкции полувагона проведена по критерию Фишера (F-критерием).Оптимальное количество измерений определено по критерию Горсета (Стьюдента). Результаты проведенных расчета показали, что гипотеза об адекватности не отклоняется.Проведенные исследования будут способствовать уменьшению динамической нагруженности несущих конструкций полувагонов в эксплуатации и расходов на внеплановые виды ремонта. Проведенные исследования позволят создать рекомендации по проектированию инновационного подвижного состава с улучшенными технико-экономическими показателямиДля забезпечення міцності несучих конструкцій напіввагонів запропоновано впровадження концепту упряжного пристрою, який можна реалізувати на напіввагонах з несучими елементи з круглих труб. Особливістю концепту є те, що консольні частини хребтової балки заповнені в’язкої речовиною з демпфуючими та антикорозійними властивостями. Для перетворення кінетичної енергії удару в енергію дисипації в концепт входить поршень з двома дросельними клапанами (впускним та випускним).З метою визначення динамічної навантаженості несучої конструкції напіввагону, обладнаного концептом упряжного пристрою, проведено математичне моделювання. Складено математичну модель динамічної навантаженості напіввагона при маневровому співударянні. Враховано, що на раму напіввагона діє повздовжнє навантаження у 3,5 МН. Розв’язок диференціальних рівнянь проведено за методом Рунге-Кутта в середовищі програмного забезпечення Mathcad. Встановлено, що максимальна величина прискорення, яка діє на напіввагон, з урахуванням заходів щодо удосконалення, складає близько 30 м/с2. Запропоновані технічні рішення дозволяють знизити величину динамічної навантаженості несучої конструкції напіввагона при маневровому співударянні на 25 %.Проведено комп’ютерне моделювання динамічної навантаженості напіввагона в програмному забезпеченні CosmosWorks. В якості розрахункового використаний метод скінчених елементів. Максимальні прискорення при цьому склали близько 37 м/с2та зосереджені в консольних частинах хребтової балки.Перевірка адекватності розроблених моделей динамічної навантаженості несучої конструкції напіввагона здійснена за критерієм Фішера (F-критерієм). Оптимальна кількість вимірів визначена за критерієм Горсета (Стьюдента).Результати проведених розрахунку показали, що гіпотеза про адекватність не відхиляється.Проведені дослідження сприятимуть зменшенню динамічної навантаженості несучих конструкцій напіввагонів у експлуатації та витрат на позапланові види ремонту. Проведені дослідження дозволять створити рекомендації щодо проектування інноваційного рухомого складу з покращеними техніко-економічними показникам

Визначення динамічної навантаженості напіввагона з двотрубною хребтовою балкою

To ensure the structural strength of open-top wagons, it has been proposed to introduce the concept of a traction device that could be implemented in open-top wagons with bearing elements made of round pipes. Feature of the concept is that the console parts of the girder beam are filled with a viscous substance with damping and anticorrosive properties. To convert the shock kinetic energy into the dissipation energy, the concept design includes a piston with two throttle valves (inlet and outlet).In order to determine the dynamic load on the bearing structure of an open-top wagon equipped with a concept design of the traction device, mathematical modeling was performed. A mathematical model of the open-top wagon dynamic load during shunting collision has been constructed. It was considered that the frame of an open-top wagon is exposed to a longitudinal load of 3.5 MN. Differential equations were solved in line with a Runge-Kutta method in the programming environment Mathcad. It was established that the maximum magnitude of acceleration that acts on an open-top wagon, taking the improvement into consideration, is about 30 m/s2. The proposed technical solutions make it possible to reduce the magnitude of dynamic load on a open-top wagon’s bearing structure at shunting collision by 25 %.The software CosmosWorks was used to perform computer simulation of the dynamic load on an open-top wagon. The finite element method was applied as a calculation technique. In this case, maximum accelerations amounted to about 37 m/s2 and were concentrated at the console parts of a girder beam.Adequacy of the developed models of dynamic loading on an open-top wagon’s bearing structure was tested against the Fisher criterion (F-criterion). The optimal number of measurements was defined based on the Student-Gorset criterion. The results from calculation have demonstrated that the hypothesis of adequacy is not rejected.This study will contribute to a decrease in the dynamic load on the bearing structures of open-top wagons in operation, as well as bring down the cost of unscheduled repairs. The current research enables the compilation of guidelines on designing innovative rolling stock with improved technical and economic indicators.Для обеспечения прочности несущих конструкций полувагонов предложено внедрение концепта упряжного устройства, который можно реализовать на полувагонах с несущими элементами из круглых труб. Особенностью концепта является то, что консольные части хребтовой балки заполнены вязким веществом с демпфирующими и антикоррозийными свойствами. Для преобразования кинетической энергии удара в энергию диссипации в концепт входит поршень с двумя дроссельными клапанами (впускным и выпускным).С целью определения динамической нагруженности несущей конструкции полувагона, оборудованного концептом упряжного устройства, проведено математическое моделирование. Составлена математическая модель динамической нагруженности полувагона при маневровом соударении. Учтено, что на раму полувагона действует продольная нагрузка в 3,5 МН. Решение дифференциальных уравнений проведено по методу Рунге-Кутта в среде программного обеспечения Mathcad. Установлено, что максимальная величина ускорения, действующего на полувагон, с учетом мероприятий по усовершенствованию, составляет около 30 м/с2. Предложенные технические решения позволяют снизить величину динамической нагруженности несущей конструкции полувагона при маневровом соударении на 25 %.Проведено компьютерное моделирование динамической нагруженности полувагона в программном обеспечении CosmosWorks. В качестве расчетного использован метод конечных элементов. Максимальные ускорения при этом составили около 37 м/с2 и сосредоточены в консольных частях хребтовой балки.Проверка адекватности разработанных моделей динамической нагруженности несущей конструкции полувагона проведена по критерию Фишера (F-критерием).Оптимальное количество измерений определено по критерию Горсета (Стьюдента). Результаты проведенных расчета показали, что гипотеза об адекватности не отклоняется.Проведенные исследования будут способствовать уменьшению динамической нагруженности несущих конструкций полувагонов в эксплуатации и расходов на внеплановые виды ремонта. Проведенные исследования позволят создать рекомендации по проектированию инновационного подвижного состава с улучшенными технико-экономическими показателямиДля забезпечення міцності несучих конструкцій напіввагонів запропоновано впровадження концепту упряжного пристрою, який можна реалізувати на напіввагонах з несучими елементи з круглих труб. Особливістю концепту є те, що консольні частини хребтової балки заповнені в’язкої речовиною з демпфуючими та антикорозійними властивостями. Для перетворення кінетичної енергії удару в енергію дисипації в концепт входить поршень з двома дросельними клапанами (впускним та випускним).З метою визначення динамічної навантаженості несучої конструкції напіввагону, обладнаного концептом упряжного пристрою, проведено математичне моделювання. Складено математичну модель динамічної навантаженості напіввагона при маневровому співударянні. Враховано, що на раму напіввагона діє повздовжнє навантаження у 3,5 МН. Розв’язок диференціальних рівнянь проведено за методом Рунге-Кутта в середовищі програмного забезпечення Mathcad. Встановлено, що максимальна величина прискорення, яка діє на напіввагон, з урахуванням заходів щодо удосконалення, складає близько 30 м/с2. Запропоновані технічні рішення дозволяють знизити величину динамічної навантаженості несучої конструкції напіввагона при маневровому співударянні на 25 %.Проведено комп’ютерне моделювання динамічної навантаженості напіввагона в програмному забезпеченні CosmosWorks. В якості розрахункового використаний метод скінчених елементів. Максимальні прискорення при цьому склали близько 37 м/с2та зосереджені в консольних частинах хребтової балки.Перевірка адекватності розроблених моделей динамічної навантаженості несучої конструкції напіввагона здійснена за критерієм Фішера (F-критерієм). Оптимальна кількість вимірів визначена за критерієм Горсета (Стьюдента).Результати проведених розрахунку показали, що гіпотеза про адекватність не відхиляється.Проведені дослідження сприятимуть зменшенню динамічної навантаженості несучих конструкцій напіввагонів у експлуатації та витрат на позапланові види ремонту. Проведені дослідження дозволять створити рекомендації щодо проектування інноваційного рухомого складу з покращеними техніко-економічними показникам

Дослідження критерію безпеки від сходження з рейок рейкових екіпажів

The study highlights the necessity to specify the safety factor against derailing of the wheels of a railway rolling stock. The modeling of the wheels’ derailment was carried out on the basis of considering the complete pattern of frictional interaction with the rails of the approaching and running-off wheels of a wheel pair.The simulation included the following previously overlooked factors: the dependence of the vertical component of the frictional force in the flange contact of the approaching wheel on the angle of the wheel running onto the rail; the influence of the frictional force in the flange contact of the approaching wheel on the increase in the horizontal lateral load on the flange; and the influence of the frictional force in the contact of the running-off wheel on the increase in the lateral load on the flange of the approaching wheel.The study has specified the safety factor – the Nadal criterion – against the derailment of the wheels of a railway stock. Unlike in the traditional approach, the safety factor of the wheel steadiness against derailment is assessed taking the frame force, rather than the lateral load on the flange, as the main factor of safety. This approach to determining the stability criterion gives more reliable results, since the frame force is more accessible for experimental and theoretical analysis.The proposed safety factor against the derailment of a railway stock, for different values of the flange inclination angle and the friction coefficient, is 10–50 % lower than the classical Nadal stability criterion. This makes the proposed criterion more reliable in assessing the safety of a railway rolling stock derailmentПроведено моделирование схода колеса железнодорожного экипажа с рельсов на основании совместного рассмотрения фрикционного взаимодействия с рельсами набегающего и сбегающего колес колесной пары. Предложен обновленный критерий безопасностиот сходас рельсов, которыйна 10–50 % ниже классического критерия устойчивости Надаля, что делает предложенный критерий более надежным при оценке безопасностиот сходажелезнодорожных экипажей с рельсовПроведено моделювання сходу колеса залізничного екіпажу з рейок на підставі спільного розгляду фрикційного взаємодії з рейками набігаючого і збігаючого коліс колісної пари. Запропоновано оновлений критерій безпеки від сходу з рейок, на 10–50 % нижчий за класичний критерій стійкості Надаля, що робить запропонований критерій більш надійним при оцінці безпеки від сходу залізничних екіпажів з рейо

Ruestungsmigration und brian drain: zur Situation im militaerisch-industriellen Komplex und in den Wissenschafts-Institutionen in Russland

Available from Bibliothek des Instituts fuer Weltwirtschaft, ZBW, Duesternbrook Weg 120, D-24105 Kiel C 184810 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman

Analysis of the Process of Energy Transformation in Magnetohydrodynamic Stirrer of Liquid Metals with Nonsinusoidal Current

Текст статьи не публикуется в открытом доступе в соответствии с политикой журнала.This article describes the electromagnetic field analytical model of magnetohydrodynamic (MHD) stirrer with nonsinusoidal current, built with the account of the longitudinal edge effect. The solution is obtained in the form of a Fourier series in a compr

Research on the Safety Factor Against Derailment of Railway Vehicless

The study highlights the necessity to specify the safety factor against derailing of the wheels of a railway rolling stock. The modeling of the wheels' derailment was carried out on the basis of considering the complete pattern of frictional interaction with the rails of the approaching and running-off wheels of a wheel pair.The simulation included the following previously overlooked factors: the dependence of the vertical component of the frictional force in the flange contact of the approaching wheel on the angle of the wheel running onto the rail; the influence of the frictional force in the flange contact of the approaching wheel on the increase in the horizontal lateral load on the flange; and the influence of the frictional force in the contact of the running-off wheel on the increase in the lateral load on the flange of the approaching wheel.The study has specified the safety factor – the Nadal criterion – against the derailment of the wheels of a railway stock. Unlike in the traditional approach, the safety factor of the wheel steadiness against derailment is assessed taking the frame force, rather than the lateral load on the flange, as the main factor of safety. This approach to determining the stability criterion gives more reliable results, since the frame force is more accessible for experimental and theoretical analysis.The proposed safety factor against the derailment of a railway stock, for different values of the flange inclination angle and the friction coefficient, is 10–50 % lower than the classical Nadal stability criterion. This makes the proposed criterion more reliable in assessing the safety of a railway rolling stock derailmen

Surface Nanostructuring during Selective Area Epitaxy of Heterostructures with InGaAs QWs in the Ultra-Wide Windows

Selective area epitaxy (SAE) is widely used in photonic integrated circuits, but there is little information on the use of this technique for the growth of heterostructures in ultra-wide windows. Samples of heterostructures with InGaAs quantum wells (QWs) on GaAs (100) substrates with a pattern of alternating stripes (100-μm-wide SiO2 mask/100-μm-wide window) were grown using metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD). It was found that due to a local change in the growth rate of InGaAs QW in the window, the photoluminescence (PL) spectra measured from the edge to the center of the window exhibited maximum blueshifts of 14 and 19 meV at temperatures of 80 K and 300 K, respectively. Using atomic force microscopy, we have demonstrated that the surface morphologies of structures grown using standard epitaxy or SAE under identical MOCVD growth conditions correspond to a step flow growth with a step height of ~1.5 ML or a step bunching growth mode, respectively. In the structures grown with the use of SAE, a strong variation in the surface morphology in an ultra-wide window from its center to the edge was revealed, which is explained by a change in the local misorientation of the layer due to a local change in the growth rate over the width of the window