Three-Dimensional Stress-Strain State of a Pipe with Corrosion Damage Under Complex Loading

Formation of wall friction force by turbulent oil flow and resulting change of pipe’s stress-strain state are studied. Three-dimensional model of stress-strain state of pipe with internal corrosion defect loaded by internal pressure, friction caused by motion of oil and by temperature is presented. Analysis of main results of computer simulations is given

Vibro-impact in rolling contact

Irregular wavy residual damages (troppy phenomenon) occur in the contact area in rolling friction as the result of a nonstationary process of cyclic deformation. They initiate vibro-impact loading of an active system. The results of experimental study of these damages are given. Theoretical model satisfactory describing troppy phenomenon is developed

Easy-plane antiferromagnet in tilted field: gap in magnon spectrum and susceptibility

Motivated by recent experimental data on dichloro-tetrakis thiourea-nickel (DTN) [T.A. Soldatov $\textit{et al}$, Phys. Rev. B ${\bf 101}$, 104410 (2020)], a model of antiferromagnet on a tetragonal lattice with single-ion easy-plane anisotropy in the tilted external magnetic field is considered. Using the smallness of the in-plane field component, we analytically address field dependence of the energy gap in ``acoustic'' magnon mode and transverse uniform magnetic susceptibility in the ordered phase. It is shown that the former is non-monotonic due to quantum fluctuations, which was indeed observed experimentally. The latter is essentially dependent on the ``optical'' magnon rate of decay on two magnons. At magnetic fields close to the one which corresponds to the center of the ordered phase, it leads to experimentally observed dynamical diamagnetism phenomenon

The concept of damaged material

Дано краткий обзор известных понятий повреждаемости материалов при сопротивлении усталости. Разработан новый подход к оценке повреждаемости трибофатических систем, работающих в сложных условиях одновременного действия контактных и объемных нагрузок.The short review of known concepts of damageability of materials in fatigue resistance is given. The new approach to a damageability of tribo-fatigue systems working in difficult conditions of simultaneous action contact and extracontact loadings is stated

Измерение и анализ в реальном времени локальных повреждений при износоусталостных испытаниях

In rolling fatigue tests the approach of the axes is usually measured once per cycle or for several loading cycles because of the difficulties of processing a large amount of data in multi-cycle testing. The aim of this work was the development and tests of smoothing model for measured by the SZ-01 center time series experimental data using wavelet transform.With the help of the SZ center, the frictional moment in the roller/shaft system was measured allowing for studying the change in the coefficient of rolling resistance as a function of the level of the contact and non-contact bending load during wear-fatigue tests. Also the axes approach of the contacting bodies (roller and shaft) was measured at eight points on the raceway circumference in one cycle. This allowed studying the heterogeneity of local damages under conditions of rolling and mechano-rolling fatigue. When developing a software module for smoothing a large amount of experimental data from the test center, various methods of time series smoothing were used: moving average; exponential moving average; wavelet transform and moving average applied to the differences of the wavelet coefficients; wavelet transform and exponential moving average applied to the difference of the wavelet coefficients.The results of numerical simulation showed that the best approximation to the original series was provided by the wavelet transform using an exponential moving average to smooth the differences between the coefficients of the wavelet transform.The use of a software module based on this model in SZ-01 center allowed smoothing the time series characterizing the change of roller and shaft axes approach and torque.При испытаниях на контактную усталость обычно измеряют сближение осей один раз за цикл или за несколько циклов нагружения из-за трудности обработки большого количества данных при многоцикловых испытаниях. Целью работы являлась разработка и апробация в режиме реального времени модели сглаживания измеряемых центром SZ-01 в виде временных рядов экспериментальных данных с использованием вейвлет-преобразования.С помощью центра SZ во время износоусталостных испытаний был измерен момент трения в системе ролик/вал, что позволило изучить изменение коэффициента сопротивления качению в зависимости от уровня контактной и бесконтактной изгибающей нагрузки. Также измерялась величина сближения осей контактирующих тел (ролика и вала) в восьми точках на окружности дорожки качения за один цикл, что позволило изучить неоднородность локальных повреждений в условиях контактной и контактно-механической усталости. При разработке программного модуля для сглаживания большого объема экспериментальных данных, поступающих от испытательного центра, использовались различные методы сглаживания временных рядов: скользящая средняя; экспоненциальная скользящая средняя; вейвлет-преобразование и простая скользящая средняя, примененная к разностям вейвлет-коэффициентов; вейвлет-преобразование и экспоненциальная скользящая средняя, примененная к разностям вейвлет-коэффициентов.Результаты численного моделирования показали, что наилучшее приближение к исходному ряду дает вейвлет-преобразование с использованием экспоненциальной скользящей средней для сглаживания разностей между коэффициентами вейвлет-преобразования.Применение программного модуля, основанного на данной модели, в центре SZ-01 позволило сгладить временные ряды, характеризующие изменение сближения осей ролика и вала и крутящего момента

УПРАВЛЕНИЕ НАНООБЪЕКТОМ В НЕЛИНЕЙНОМ КАНАЛЕ С ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОЛЕМ И СИЛАМИ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Рассматривается метод управления объектом микро- и наноразмеров посредством токопроводящего посредника. Cилами межмолекулярного взаимодействия Ван-дер-Ваальса производится крепление к посреднику объекта. Последующее перемещение прикрепленного объекта к посреднику реализуется силой Лоренца, обусловленной действием электромагнитного поля. Представлено решение задачи определения изменения напряженности компонент электромагнитного поля, обеспечивающее перемещения посредника в потоке жидкости в нелинейном канале

Ускорение гранично-элементных расчетов для замкнутой области с использованием нелинейных функций формы и технологии CUDA

The evolution of computer technologies, as a hardware and a software parts, allows to attain fast and accurate  solutions  to  many  applied  problems  in  scientific  areas.  Acceleration  of  calculations  is  broadly  used technic that is basically implemented by multithreading and multicore processors. NVidia CUDA technology or simply CUDA opens a way to efficient acceleration of boundary elements method (BEM), that includes many independent stages. The main goal of the paper is implementation and acceleration of indirect boundary element method using three form functions. Calculation of the potentialdistribution inside a closed boundary under the action of the defined boundary condition is considered. In order to accelerate corresponding calculations, they were parallelized at the graphic accelerator using NVidia CUDA technology. The dependences of acceleration of parallel  computations  as  compared  with  sequential  ones  were explored  for  different  numbers  of  boundary elements  and  computational  nodes.  A  significant  acceleration  (up  to  52  times)  calculation  of  the  potential distribution  without  loss  in  accuracy  is  shown.  Acceleration  of up  to  22  times  was  achieved  in  calculation of mutual  influence  matrix  for  boundary  elements.  Using  CUDA  technology  allows  to  attain  significant acceleration without loss in accuracy and convergence. So application of CUDA is a good way to parallelizing BEM.  Application  of  developed  approach  allows  to  solve  problems in  different  areas  of  physics  such as acoustics, hydromechanics, electrodynamics, mechanics of solids and many other areas, efficiently.Развитие компьютерных технологий, как в аппаратной, так и программной сфере, позволяет быстро  и  точно  получать  решения  прикладных  задач  многих  областей  науки.  Ускорение  расчетов  – широко  применяемая  техника,  которая  реализуется  на  основе  многоядерности  и  многопоточности процессоров.  Технологя  NVidia  CUDA,  или  просто  CUDA,  позволяет наиболее  эффективно  ускорять метод  граничных  элементов,  который  реализуется  путем  множества  независимых  расчетов. Основная цель работы заключается в реализации и ускорении непрямого метода граничных элементов с использованием  трех  функций  формы  для  вычисления  распределения  потенциала  внутри  замкнутого контура  при  действии  потенциала,  распределенного  на  поверхности.  Ускорение  соответствующих вычислений  было  реализовано  на  графическом  акселераторе  с  помощью  технологии  NVidia  CUDA. Получены  зависимости  ускорения  параллельных  вычислений  по  сравнению  с  последовательными в зависимости от количества граничных элементов и расчетных узлов. Показано значительное, до 52 раз, ускорение  расчета  распределения  потенциала  при  сохранении  его  точности.  Достигнуто  ускорение  до 22 раз  при  расчете  матрицы  взаимовлияний  граничных  элементов.  Также исследована сходимость данного  метода.  При  использовании  технологии  CUDA  можно  получить  значительное  ускорение  без потери точности и скорости сходимости. Таким образом, использование CUDA является очень хорошим подходом  к  распараллеливанию  гранично-элементного  метода.  Применение  этой  технологии  для ускорения  вычислений  позволит  эффективно  решать  задачи  различных  областей  физики:  акустики, гидромеханики, электродинамики, механики твердых тел и многих других

Microbial-Derived Uremic Toxins: Role in the Pathogenesis of Comorbidities in Patients with Chronic Kidney Disease

Аim: to analyze the significance of microbial-derived uremic toxins (MDUT) in the pathogenesis of comorbidities in patients with chronic kidney disease (CKD).Key findings. Increased excretion of nitrogen metabolism products into the intestines of patients with CKD is associated with uremic dysbiosis; changes in the metabolic activity of the gut microbiota and the leaky gut syndrome; which largely cause the accumulation of MDUT in the internal environment of the body: indoxyl sulfate; p-cresyl sulfate; trimethylamine-N-oxide; etc. The results of recent studies allow to consider these metabolites as an independent risk factor for adverse outcomes in people with CKD due to the progression of renal dysfunction to the terminal stage; as well as frequent cardiovascular; neurological; bone mineral; nutritional and other complications.Conclusion. MDUT are one of the key modulators of the pathogenetic relationship between the gut and kidneys. Therapeutic manipulations with intestinal microbiota can be considered a promising strategy for preventing complications associated with uremia

Anodal Block in Evaluation of Nerve Conduction Changes in Anesthetized Rats: Preclinical Non-Randomized Experimental Study

Background. There is currently no gold standard for functional assessment of nerve regeneration. Different researchers use various methods to assess the functionality of the regenerated nerve directly and indirectly. Indirect methods have the advantage of being minimally invasive, and the benefit of direct methods is recording the signal directly in the nerve.Objectives. To identify significant parameters of neurogram changes in the sciatic nerve in an anaesthetized rat when the anode block is applied and to evaluate neurography as a method for functional assessment of nerve regeneration.Methods. A series of experiments was performed on 10 anaesthetized rats. A DC anode was placed on the exposed sciatic nerve, more proximal and more distal to the recording electrodes, and a common cathode in the form of a needle was introduced into one of the forelimbs. Needle nichrome electrodes were introduced into the nerve using a manipulator. An original neurogram and a neurogram against anode activation were recorded by closing the DC circuit of different voltages to block the afferent signal, efferent signal and afferent and efferent signals simultaneously.Results. When the anodal block of different voltages was applied to the afferent signal, efferent signal, and afferent and efferent signals simultaneously in all 10 experiments, the frequency-amplitude characteristics of the neurogram changed significantly as compared to the original neurogram. The amplitude of the neurogram increased considerably, while the frequency decreased, though not so dramatically. The changes in amplitude and frequency parameters were revealed to depend on the voltage value. In most cases, this relationship was directly proportional to the amplitude and inversely proportional to the frequency.Conclusion. Considering the nature of the dynamics of the neurogram when exposed to the anodal block, the most significant parameter of its change is the amplitude. Changes in nerve fibre composition during its regeneration after damage cause changes in afferent and efferent signals, which is likely to be displayed in the neurogram as compared to the initial state. Thus, the anodal block can be used as a model of nerve damage, and the analysis of the dynamics of neurogram parameters — as a method for functional assessment of nerve regeneration