DSpace Collection:https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/44782026-06-24T04:30:47Z2026-06-24T04:30:47ZПлоска деформація п’єзоелектричного біматеріалу з двома електропровідними електрично зарядженими міжфазними тріщинамиКостенко, МикитаШевельова, АллаГергель, ІринаЛобода, Володимирhttps://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/44922023-08-01T00:01:59Z2023-01-01T00:00:00ZTitle: Плоска деформація п’єзоелектричного біматеріалу з двома електропровідними електрично зарядженими міжфазними тріщинами
Authors: Костенко, Микита; Шевельова, Алла; Гергель, Ірина; Лобода, Володимир
Abstract: В роботі розглянуто п’єзоелектричний композит, сформований із двох різнорідних
п’єзоелектричних півплощин. Вважається, що на межі поділу матеріалів виникли дві електропровідні тріщини, які можуть мати довільну довжину і відстань між їх вершинами. Допускається також наявність електричного заряду на одній або обох тріщинах. Використано представлення електричних та механічних факторів через кусково-аналітичні функції. З їх використанням проблема зведена до задачі лінійного спряження, для якої представлений точний
аналітичний розв’язок. Отримано вирази для механічних та електричних компонент на берегах тріщин та на частинах інтерфейсу поза тріщинами. Побудовано графіки залежності напружень та розкриття тріщин від довжини тріщин та їх сумарного заряду. Показано, що
вплив сумарного електричного заряду на тріщині на її розкриття є більш суттєвим, ніж цей
вплив на напруження.; The paper considers a piezoelectric composite formed from two heterogeneous piezoelectric
half-planes, on the border of which electrically conductive cracks are arbitrarily located. Consideration of such a problem is approved by the fact that modern actuators and other electronic devices are
often created using thin-film electrodes located between piezoelectric layers. Such electrodes are usually made of metal powder, conductive polymers, etc. They do not change the mechanical properties of
matrices. Peeling of such electrodes can lead to the appearance of electrically conductive interfacial
cracks. So, if the actuator has two electrodes at the interface of piezoelectric materials and they both
delaminate, then the problem of the interaction of two electrically conductive cracks arises, which is
considered in this paper. The presence of an electric charge on one or both cracks is also allowed.
Such a situation can occur if the electroded crack surfaces are connected to electrical sources. Representations of electrical and mechanical factors through piecewise analytical functions have been used
for the solution. With their use, the problem is reduced to the problem of linear conjugation. An exact
analytical solution of this problem is presented, which indicates the presence of oscillating root singularities near the crack tips. The expressions for mechanical and electrical components on the crack
faces and on the parts of the interface outside the cracks are derived. In particular, quite simple analytical formulas for the stresses at the interface of materials between cracks and outside of them have
been obtained. Formulas for the displacement jumps along the crack region (crack opening) have
been also found. The last formulas clearly show the oscillating nature of the specified factors when
approaching the crack tips. A numerical illustration of the obtained solutions is carried out. In particular, graphs of stress and crack opening dependences along the crack lengths and on their total
charge have been constructed. It is shown that the effect of the total electric charge on the crack along
its opening is more significant than this effect on stresses.2023-01-01T00:00:00ZТранспортні властивості керамічних матриць на основі Al2O3Косогіна, Ірина Володимирівнаhttps://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/44912023-08-01T00:01:57Z2023-01-01T00:00:00ZTitle: Транспортні властивості керамічних матриць на основі Al2O3
Authors: Косогіна, Ірина Володимирівна
Abstract: Проведено аналіз сучасного стану проблеми застосування керамічних мембран в технології очищення води. Здійснено синтез керамічних матриць різного складу методом сухого пресування з подальшою термообробкою за температур 950 ºС та 1100 ºС. Досліджено вплив
типу та вмісту пороутворювача на пористість синтезованих керамічних матриць. Виявлено,
що пористість керамічних матриць суттєво залежить від вмісту гідрокарбонату амонію як
пороутворювача в її складі – при вмісті 8 % пористість становила 63,4 %, тоді як при вмісті
16 % NH4HCO3 – 70,3 %. Зразок керамічної матриці із загальною пористістю 56,22 % з вмістом пороутворювача СаСО3 12,5 %, виготовлений за температури спікання 950 °С, продемонстрував достатньо високу ефективність (до 38 %) очищення води від завислих речовин, які надають воді каламутності. Модифікування поверхні такого зразка керамічної матриці за допомогою ТіО2, отриманого золь-гель методом, дозволило підвищити ефективність вилучення
органічних барвників різного походження у середньому від 10 % до 60 % за умови додаткового
опромінення керамічної матриці у процесі фільтрування води.; An analysis of the current state of the problem of the application of ceramic membranes in water treatment technology has been carried out. The advantages of using ceramic membranes for water
treatment of various composition and origin from insoluble and soluble pollutants are their high thermal and chemical resistance and resistance to biological fouling, and as a result, a longer service life.
The key factors that affect the characteristics of finished ceramic membranes are the selection of appropriate raw materials, the mechanical processing of raw materials to obtain a homogeneous mixture, the formation of the geometry of the membrane, and the heat treatment of the matrix. It has been
established that the introduction of a pore former into the initial mixture allows to reduce the working
pressure of pressing and to obtain ceramic matrices with high porosity. The synthesis of ceramic matrices of different composition is carried out by the method of dry pressing followed by heat treatment
at temperatures of 950 ºС and 1100 ºС. The effect of the type and content of the pore former on the
porosity of the synthesized ceramic matrices is investigated. It is found that the porosity of ceramic
matrices significantly depends on the content of ammonium bicarbonate as a pore former in its composition - with a content of 8 %, the porosity is 63.4 %, while with a content of 16 % NH4HCO3 -
70.3 %. A sample of a ceramic matrix with a total porosity of 56.22 % with a content of pore former
CaCO3 of 12.5 %, made at a sintering temperature of 950 °C, has demonstrated a sufficiently high
efficiency (up to 38 %) of water purification from suspended substances that make water turbid. Surface modification of such a sample of a ceramic matrix with TiO2, obtained by the sol-gel method, has
made it possible to increase the efficiency of extraction of organic dyes of various origins from an
average of 10 % to 60 %, under the condition of additional UV irradiation of the ceramic matrix in the
process of water filtration.2023-01-01T00:00:00ZВплив технологічних параметрів та зовнішніх умов на швидкість розвитку процесу горіння піротехнічних металізованих сумішей на основі фторопластівКовбаса, Вікторіяhttps://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/44902023-08-01T00:01:56Z2023-01-01T00:00:00ZTitle: Вплив технологічних параметрів та зовнішніх умов на швидкість розвитку процесу горіння піротехнічних металізованих сумішей на основі фторопластів
Authors: Ковбаса, Вікторія
Abstract: Встановлено закономірності впливу технологічних параметрів (співвідношення та дисперсності компонентів, коефіцієнта ущільнення суміші, діаметра її зразка, коефіцієнта теплопровідності його оболонки) та зовнішніх умов (підвищені температури нагріву та зовнішні
тиски) на швидкість розвитку процесу горіння ущільнених сумішей з металевих пальних, фторопластів і добавок органічних та неорганічних речовин. Знайдено концентраційні межі горіння сумішей, в яких процес їх горіння протікає стабільно та є стійким. Встановлено широкий клас органічних та неорганічних речовин, введення яких у вигляді невеликих добавок (до
10…13 %) у склад сумішей приводить до зменшення швидкості горіння та підвищення стійкості
процесу їх горіння до зовнішніх впливів для різних діапазонів зміни технологічних параметрів
сумішей. Виявлено також неорганічні речовини, добавки яких, навпаки, призводять до різкого
зростання швидкості розвитку процесу горіння сумішей і зниження його стійкості, особливо
в умовах підвищених температур нагріву та зовнішніх тисків. Вперше показано, що шляхом
регулювання технологічних параметрів сумішей (співвідношення і природи компонентів, дисперсності металевих пальних, коефіцієнта ущільнення, діаметра зразків сумішей та коефіцієнта
теплопровідності оболонок) на стадії їх виготовлення, не змінюючи тактико-технічні показники піротехнічних виробів на основі металізованих фторопластовмісних сумішей, за допомогою керованої зміни швидкості горіння сумішей (або часу дії виробів в умовах їх бойового застосування) можна попереджати нестійкі, вибухонебезпечні режими його розвитку в умовах зовнішніх термічних впливів, що призводять до передчасного пожежонебезпечного руйнування
виробів.; In order to prevent premature fire-hazardous destruction of products, it is necessary to have a
controlled database on the development of combustion of mixtures, and, first of all, on their burning
rates under conditions of elevated heating temperatures and external pressures, with the help of which
to quickly predict the conditions for the occurrence of explosive modes of combustion of mixtures
during their forced activation.
At the moment, there are no studies for pyrotechnic mixtures of metal fuel powders and fluoroplastics with additives of organic and inorganic substances of the influence of technological parameters (ratio and dispersion of components, compaction coefficient, amount and nature of additive
of organic substances, diameter of the charge of the mixture, etc.) on the dependence of speed combustion of mixtures from elevated heating temperatures (up to 800 K) and external pressures (up to
107 Pa); models of their combustion in these conditions to determine the critical parameters of external thermal actions, the excess of which leads to the explosive development of combustion of mixtures
and fire-hazardous destruction of products, and methods of preventing the specified destruction
of products by adjusting technological parameters at the stage of manufacturing charges of mixtures
have not been developed, which allows to increase the operating times of products in extreme
operating conditions.
The purpose of the work is to obtain a database on the burning rates of mixtures under conditions of elevated heating temperatures and external pressures for various values of technological parameters, which allows to estimate its permissible ranges of change. The objectives of the research are
the study of the influence of technological parameters on the speed of development of the combustion
process of pyrotechnic metallized mixtures based on fluoroplastics; study of the influence of external
conditions on the speed of combustion of pyrotechnic mixtures made of metal fuel powders, fluoroplastics and organic substance additives.
Samples of pyrotechnic mixtures have been made using standard methods for pressing powders
of fluoroplastics, metal fuels (Mg, Al, etc.) with additives of organic and inorganic substances. Studies of the processes of ignition and burning of mixture samples have been carried out on standard pyrotechnic equipment.
The regularities of the influence of technological parameters (ratio and dispersion of components, mixture compaction coefficient, diameter of its sample, coefficient of thermal conductivity of its
shell) and external conditions (increased heating temperature and external pressure) on the speed of
development of the combustion process of compacted mixtures of metal fuels, fluoroplastics and additives organic and inorganic substances have been established. Concentration limits of combustion of
mixtures are found, within which the process of their combustion is stable. A wide class of organic and
inorganic substances, the introduction of which in the form of small additives (up to 10...13%) in the
composition of mixtures leads to a decrease in the burning rate and an increase in the resistance of
their combustion process to external influences for various ranges of changes in technological parameters of the mixtures, has been established. Inorganic substances, the addition of which, on the contrary, leads to a sharp increase in the rate of development of the mixture combustion process and a decrease in its stability, especially in conditions of elevated heating temperatures and external pressures, have also been detected. It is shown for the first time that by adjusting the technological parameters of the mixtures (the ratio and nature of the components, the dispersion of metal fuels, the compaction coefficient, the diameter of the mixture samples and the coefficient of thermal conductivity of
the shells) at the stage of their manufacture, without changing tactical and technical indicators of
pyrotechnic products based on metallized fluoroplastic mixtures, with the help of a controlled change
in the burning rate of mixtures (or the time of action of products in the conditions of their combat use),
it is possible to prevent unstable, explosive modes of its development in conditions of external thermal
influences, which lead to premature fire-hazardous destruction of products.2023-01-01T00:00:00ZОхолоджувальна кристалізація персульфату амонію в кристалізаторі з псевдозрідженим шаромМихайловський, ЯківЮхименко, МиколаОстрога, Русланhttps://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/44892023-08-01T00:01:54Z2023-01-01T00:00:00ZTitle: Охолоджувальна кристалізація персульфату амонію в кристалізаторі з псевдозрідженим шаром
Authors: Михайловський, Яків; Юхименко, Микола; Острога, Руслан
Abstract: Обґрунтовано доцільність використання класифікуючих кристалізаторів для одержання
крупнокристалічного продукту однорідного гранулометричного складу. При цьому зазначено,
що в цьому типі кристалізаційного обладнання, на відміну від відомих конструкцій, разом із
процесом зростання кристалів у висхідному потоці розчину відбувається їх гідравлічна класифікація за розмірами. Метою роботи є проведення експериментальних досліджень та виявлення основних факторів, що впливають на процес кристалізації персульфату амонію у псевдозрідженому шарі, а також розроблення методики розрахунку охолоджувального класифікуючого кристалізатора у виробництві персульфату амонію. Розроблена авторами методика
математичного оброблення результатів дослідів базується на динамічній моделі процесу гідрокласифікації та зростання кристалів у циліндроконічному класифікуючому кристалізаторі.
При цьому запропоновано весь об’єм псевдозрідженого шару кристалів розглядати розділеним
на кінцеву кількість вузьких монофракцій, кожна з яких характеризується певними гідродинамічними та масообмінними параметрами. Результатами експериментальних досліджень та
їх математичного оброблення визначені основні параметри процесу кристалізації персульфату амонію в псевдозрідженому шарі. Зазначено, що розчини персульфату амонію і сульфату
амонію є помірно стійкими, що за умов невисокого контрольованого пересичення розчину та
наявності достатньої маси псевдозрідженого шару дозволяє їх використовувати в класифікуючих кристалізаторах для одержання крупнокристалічного класифікованого продукту гарної
якості.; The expediency of using classifying crystallizers for obtaining a coarse-crystalline product with
a homogeneous granulometric composition is substantiated. At the same time, it is noted that in this
type of crystallization equipment, under conditions of controlled supersaturation, along with the process of crystal growth in the upward flow of the solution, their hydraulic classification by size takes
place.
Based on the literature analysis, the purpose and tasks of this work, which consist in conducting
experimental studies and identifying the main factors affecting the process of crystallization of ammonium persulfate in a fluidized bed, as well as in developing a method for calculating the cooling classifying crystallizer in the production of ammonium persulfate, are formulated.
The method of mathematical processing of experimental results, which is based on a dynamic
model of the hydroclassification process and crystal growth in a cylindroconical classifying crystallizer. is described At the same time, it is proposed to consider the entire volume of the fluidized bed of
crystals divided into a finite number of narrow monofractions, each of which is characterized by certain hydrodynamic and mass transfer parameters.
The results of experimental studies and their mathematical processing according to the appropriate method present the determination of the main characteristics of the process of crystallization of
ammonium persulfate in a fluidized bed, namely: the average equivalent diameter of the monofraction
and polydisperse mixture of crystals, the local porosity of the fluidized bed of crystals, the speed of
movement of the solution in the local free section of the crystal grower and the speed of free precipitation of crystals, the average supersaturation of the solution in the fluidized bed, the average and local
surface and volume mass transfer coefficients, the expected yield of crystals upon complete removal of
the supersaturation of the solution, as well as the average size of the resulting crystals.
During the discussion of the research results, it was noted that solutions of ammonium persulfate and ammonium sulfate are moderately stable, which, under the conditions of low controlled supersaturation of the solution and the presence of a sufficient mass of the fluidized bed, allows them to
be used in classifying crystallizers to obtain a large-crystalline classified product of good quality.2023-01-01T00:00:00Z