EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Вибір теплоізоляційного матеріалу прес-форм для виготовлення виробів з композиційних матеріалів
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Плескач, Володимир Михайлович; Акімов, Іван Васильович; Кирилаха, Світлана В.; Pleskach, V.; Аkimov, I.; Kyrylakha, S.
UK: Мета роботи. Полягає у розробленні методики теплового розрахунку прес-форм для виготовлення виробів з композиційних матеріалів, яка дозволяє обрати ізоляційний матеріал, що забезпечує ефективне заощаджування витрат тепла.
Методи дослідження. При дослідженні проведений теоретичний аналіз існуючих теплових розрахунків пресс-форм; проведений аналіз теорії теплообміну на основі теорії подібності, використовуючи безрозмірні критерії Нуссельта, Грасгофа та Прандтля; проведений аналіз довідкових даних про властивості ізоляційних матеріалів.
Отримані результати. З’ясовані та описані процеси конвективної тепловіддачі з бічної поверхні пресс-форми; розроблена методика розрахунку втрат енергії шляхом тепловіддачі при певній температурі на зовнішньої поверхні неізольованої пресс-форми; встановлено вирішальну роль для вибору ізоляційного матеріалу є температура стінки, з якої власне здійснюється тепловіддача; визначена методика зниження енерговитрат шляхом застосовування на поверхні тепловіддачі прес-форми шару з теплоізоляційного матеріалу, досягаючи на ізольованій поверхні прес-форми заданої температури; на прикладі прес-форми конкретних розмірів, обрані оптимальні матеріали і визначена їх ефективність у зниженні витрат тепла.
Наукова новизна. Розроблена методики оцінювання ефективності теплоізоляційного матеріалу шляхом розрахунку температури на ізольованій поверхні прес-форми; зменшення у зв’язку з цим втрат тепла шляхом тепловіддачі досягається за допомогою обраного оптимального теплоізоляційного матеріалу, які мають відповідні теплофізичні і технологічні властивості.
Практична цінність. Наведені відомості про вплив конструкції матриці прес-форми та довідкові відомості про теплопровідність теплоізоляційних матеріалів; запропонований метод розрахунку може бути використаний при проектуванні енергозаощаджувальних прес-форм для виготовлення виробів з композиційних матеріалів.
EN: Purpose. The development of a method of thermal calculation of molds for the manufacture of products from composite materials, which allows you to choose an insulating material that ensures effective savings in heat consumption.
Research methods. A theoretical analysis of the existing thermal calculations of the molds was carried out; an analysis of the theory of heat exchange based on the theory of similarity was carried out, using dimensionless criteria of Nusselt, Grashof and Prandtl; an analysis of reference data on the properties of insulating materials was carried out.
Results. In the course of the work, the processes of convective heat transfer from the side surface of the mold were clarified and described; a method of calculating energy losses through heat transfer at a certain temperature on the outer surface of an uninsulated mold was developed; it was established that the temperature of the wall, from which the heat transfer is actually carried out, plays a decisive role in the selection of the insulating material; a method of reducing energy consumption is determined by applying a layer of heat-insulating material on the heat transfer surface of the mold, reaching a given temperature on the isolated surface of the mold; on the example of a mold of specific dimensions, the optimal materials were selected and their effectiveness in reducing heat consumption was determined.
Scientific novelty. Developed methods for evaluating the effectiveness of heat-insulating material by calculating the temperature on the insulated surface of the mold; in this connection, the reduction of heat loss through heat transfer is achieved with the help of the selected optimal heat-insulating material, which has the appropriate thermophysical and technological properties.
Practical value. Information on the impact of the design of the mold matrix and reference information on the thermal conductivity of heat-insulating materials are provided; the proposed calculation method can be used in the design of energy-saving molds for the manufacture of products from composite materials.
Сучасні аспекти фізичної терапії та ерготерапії: досягнення, проблеми, шляхи вирішення. Матеріали І Міжнародної науково-практичної конференції, м. Запоріжжя, 06–07 листопада 2027 р.
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2025)
UK: Збірник містить тези доповідей науковців, здобувачів освіти, молодих вчених та фахівців спеціальності І7 Терапія та реабілітація. В розміщених матеріалах відображено широкий спектр тематики наукових досліджень медичної та педагогічної сфер, наведено результати досліджень з діагностики, лікування, реабілітації, фізичного виховання та спорту.
Збірник розраховано на широкий загал дослідників та науковців в галузі фізичної терапії та ерготерапії, а також фізичної, реабілітаційної, спортивної медицини, фізичного виховання та спорту.
EN: The collection contains abstracts of reports by scientists, students, young scientists and specialists in the specialty I7 Therapy and Rehabilitation. The published materials reflect a wide range of scientific research topics in the medical and pedagogical spheres, and present the results of research on diagnostics, treatment, rehabilitation, physical education and sports.
The collection is designed for a wide range of researchers and scientists in the field of physical therapy and ergotherapy, as well as physical, rehabilitation, sports medicine, physical education and sports.
Дія жорсткого тіла на внутрішню поверхню товстостінного біметалічного циліндра
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Пожуєв, Андрій Володимирович; Пожуєв, Володимир Іванович; Міхайлуца, Олена М.; Pozhuyev, A.; Pozhuev, V.; Mikhailutsa, O.
UK: Мета роботи. Отримання точного розв’язання задачі про напружено-деформований стан довгого товстостінного біметалічного циліндра в рамках класичної теорії пружних матеріалів, а потім, використовуючи отримані при такій постановці результати, запропонувати більш прості інженерні підходи і дослідити можливості використання асимптотичних формул для експрес-аналізів на стадії проектування таких елементів конструкцій.
Методи дослідження. Для основного тіла циліндра використовуються класичні рівняння теорії пружності у переміщеннях. Для зовнішнього покриття (напилення) записуються рівняння теорії оболонок, які ґрунтуються на гіпотезах Кірхгофа-Лява. Застосовується комплексне інтегральне перетворення Фур’є та метод Файлона для наближеного знаходження оригіналів напружень і переміщень. Також використовуються асимптотичні подання циліндричних функцій Бесселя для великих значень аргументу та подання невласних інтегралів у вигляді комбінацій елементарних та спеціальних табульованих функцій.
Отримані результати. Побудована математична модель для аналізу напружено-деформованого стану біметалічного циліндру з тонким зовнішнім шаром з іншого матеріалу ніж матеріал внутрішнього шару. Записані різні граничні умови на внутрішній поверхні циліндра, які описують передачу від жорсткого тіла або заданих зусиль, або заданих переміщень. Для усіх розглянутих варіантів за допомогою методу інтегральних перетворень результати отримано у вигляді невласних інтегралів, для обчислення яких застосовано спеціальний метод, орієнтований на обчислення інтегралів із сильно осцилюючими функціями. Наведені приклади конкретних графіків зміни компонент напружено-деформованого стану в матеріалі циліндра. В залежності від умов на внутрішній поверхні циліндра, запропоновані більш прості моделі для опису основного тіла, які ґрунтуються в залежності від характеру опису взаємодії жорсткого тіла і циліндра на одному рівнянні теорії пружності. При такому підході невласні інтеграли обернення в деяких важливих випадках вдалося за допомогою асимптотичного підходу отримати в замкнутому вигляді, як комбінацію елементарних і спеціальних табульованих функцій. Порівняння з точним підходом дозволило довести можливість використання наближених моделей.
Наукова новизна. Побудована модель поведінки біметалічного циліндра як тіла, основний шар якого описується рівняннями теорії пружності, а для зовнішнього покриття використовується теорія оболонок. Розглянуті різні способи опису передачі на внутрішню поверхню циліндра зусиль і переміщень від жорсткого тіла. Показано можливість використання асимптотичного підходу для отримання порівняно простих формул для проведення попередніх розрахунків на стадії проектування таких елементів конструкцій.
Практична цінність. Отримані в роботі формули, графіки і алгоритми розрахунку можуть використовуватися в практиці роботи проектних організацій, які займаються бурильними установками, магістральними трубопроводами, артилерійськими стволами. Особливо важливо, що дані результати роботи можуть бути використані для так званих експрес-аналізів і попередньої оцінки.
EN: Purpose. The goal of the work is to obtain an exact solution to the problem of the stress-strain state of a long thick-walled bimetallic cylinder within the framework of the classical theory of elastic materials. Then, using the results obtained with this formulation, it is necessary to propose simpler engineering approaches and explore the possibilities of using asymptotic formulas for express analyzes at the design stage of such structural elements.
Research methods. For the main body of the cylinder, the classical equations of the theory of elasticity in displacements are used. For the outer coating (sputtering), the shell theory equations are written based on the Kirchhoff-Love hypotheses. The complex integral Fourier transform and the Failon method are used to approximately find the original stresses and displacements. Asymptotic representations of cylindrical Bessel functions for large values of the argument and representations of improper integrals in the form of combinations of elementary and special tabulated functions are also used.
Results. A mathematical model has been constructed to analyze the stress-strain state of a bimetallic cylinder with a thin outer layer of a material different from that of the inner layer. Various boundary conditions are recorded on the inner surface of the cylinder, describing the transmission from a rigid body of either specified forces or specified displacements. For all considered options, using the method of integral transformations, the results were obtained in the form of improper integrals, for the calculation of which a special method was used, aimed at calculating integrals with highly oscillating functions. Examples of specific graphs of changes in the components of the stress-strain state in the cylinder material are given. Depending on the conditions on the inner surface of the cylinder, simpler models are proposed to describe the main body, which are based, depending on the nature of the description of the interaction of the rigid body and the cylinder, on one equation of the theory of elasticity. With this approach, in some important cases it was possible to obtain improper inversion integrals using the asymptotic approach in closed form as a combination of elementary and special tabulated functions. Comparison with the exact approach allowed us to prove the possibility of using approximate models.
Scientific novelty. A model of the behavior of a bimetallic cylinder as a body is constructed, the main layer of which is described by the equations of the theory of elasticity, and the theory of shells is used for the outer coating. Various methods of describing the transfer of forces and displacements from a rigid body to the inner surface of the cylinder are considered. The possibility of using the asymptotic approach to obtain relatively simple formulas for carrying out preliminary calculations at the design stage of such structural elements is shown.
Practical value. The formulas, graphs and calculation algorithms obtained in the work can be used in the practice of design organizations involved in drilling rigs, main pipelines, and artillery shafts. It is especially important that these work results can be used for so-called express analyzes and preliminary assessments.
До високопродуктивного синтезу алюмінієвих нано-часток в плазмовій струмині при атмосферному тиску
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Петров, С. В.; Коржик, В. М.; Бондаренко, С. Г.; Строганов, Д. В.; Petrov, S.; Korzhyk, V.; Bondarenko, S.; Strohonov, D.
UK: Мета роботи. Метою даного дослідження є вивчення високопродуктивного випаровування мікронного алюмінієвого порошку в плазмовому струмені атмосферного тиску для синтезу наноалюмінія. Використовуючи спеціальну плазмову техніку, наночастинки можна отримати шляхом швидкого плавлення і випаровування початкових мікрометричних частинок та їх подальшої повторної нуклеації.
Методи дослідження. Використані методи математичного та комп’ютерного моделювання дозвукових турбулентних плазмових струменів при атмосферному тиску та експериментальні дослідження двофазних процесів при термічній плазмовій обробці з використанням дугового плазмотрону.
Отримані результати. На основі комп’ютерного моделювання спроектована і розроблена спеціальна реакторна система, що включає до свого складу плазмово-струменевий реактор з електродуговим плазмотроном для синтезу наночастинок алюмінію. Чисельне моделювання надає можливість визначити положення точки плавлення, випаровування і дроблення розплавленої частинки, еволюцію фракційного складу дисперсної фази, знайти швидкість і температуру частинки на ділянці від точки її плавлення до точки дроблення. Проведена експериментальна перевірка роботи реакторної системи при використанні дугових плазмотронів потужністю 30 та 150 кВт. Показано, що інтенсифікація дроблення дисперсної сировини в плазмовому струмені може бути корисною в технологіях отримання наноматеріалів. Наслідком процесу дроблення є перерозподіл фракційного складу порошку вздовж плазмового струменя і супутні зміни динаміки руху, нагрівання та випаровування частинок. Визначено, що коли температура найбільших частинок алюмінію досягає 2500 °С, загальна кількість випаруваної маси теоретично дорівнює 100 %. Основними параметрами, що впливають на поведінку частинок у плазмовому струмені, є діаметр частинок, швидкість впорскування порошку, швидкість потоку, температура і склад плазмового газу. Урахування цих параметрів дозволить вести процес на підвищеній продуктивності.
Наукова новизна. Отримано математичний опис процесу дроблення полідисперсного порошку, заснований на континуальному підході, що надає змогу визначити положення точки дроблення розплавленої частинки, фракційний склад дисперсної фази, знайти швидкість і температуру частинки на ділянці від точки її плавлення до точки дроблення і випаровування. Вперше показано, що можна вести процес коли повне випаровування розплавленої краплі здійснюється за рахунок високої ентальпії плазми до закінчення перемішування з парою.
Практична цінність. Спроектована і розроблена спеціальна реакторна система, що включає до свого складу плазмово-струменевий реактор з електродуговим плазмотроном для синтезу наночастинок алюмінію. Визначені параметри роботи реакторної системи, що дозволить проводити процес синтезу наночастинок алюмінію з високою продуктивністю.
EN: Purpose. To study the highly productive evaporation of aluminum micron powder in an atmospheric pressure plasma jet for the synthesis of nanoaluminum. Using special plasma technology, nanoparticles can be produced by rapid melting and evaporation of the initial micrometer particles and their subsequent re-nucleation.
Research methods. Methods of mathematical and computer modeling of subsonic plasma turbulent jets at atmospheric pressure and experimental studies of two-phase processes during thermal plasma treatment using an arc plasma torch.
Results. Based on computer modeling, a special reactor system was designed and developed, which includes a plasma-jet reactor with an electric arc plasma torch for the synthesis of aluminum nanoparticles. Numerical modeling makes it possible to determine the position of the melting point, evaporation and crushing of a molten particle, the evolution of the fractional composition of the dispersed phase, and find the speed and temperature of the particle in the area from its melting point to the crushing point. An experimental test of the operation of the reactor system was carried out using arc plasma torches with a power of 30 and 150 kW. It has been shown that intensifying the fragmentation of dispersed raw materials in a plasma jet can be useful in technologies for producing nanomaterials. The consequence of the fragmentation process is the redistribution of the fractional composition of the powder along the plasma jet and the accompanying changes in the dynamics of movement, heating and evaporation of particles. It has been determined that when the temperature of the largest aluminum particles reaches 2500 C, the total amount of evaporated mass is theoretically equal to 100 %. The main parameters influencing the behavior of particles in a plasma jet are particle diameter, powder injection rate, flow rate, temperature and composition of the plasma gas. Taking these parameters into account will allow the process to operate at increased productivity.
Scientific novelty. A mathematical description of the process of fragmentation a polydisperse powder, based on a continuum approach, has been obtained, which makes it possible to determine the position of the crushing point of a molten particle, the fractional composition of the dispersed phase, and find the speed and temperature of the particle in the area from its melting point to the point of crushing and evaporation. It was shown for the first time that it is possible to carry out a process in which complete evaporation of a molten drop is achieved due to the high enthalpy of the plasma before the end of mixing with steam.
Practical value. A special reactor system has been designed and developed, which includes a plasma-jet reactor with an electric arc plasmatron for the synthesis of aluminum nanoparticles. The operating parameters of the reactor system have been determined, which will allow the synthesis of aluminum nanoparticles to be carried out with high productivity.
Оцінка фтораммонійної технології розкриття ільменіту з отриманням затребуваних матеріалів для промисловості та медицини
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Шевченко, Володимир Григорович; Баженов, Євген В.; Омельченко, Ольга Станіславівна; Шалева, Наталія Валеріївна; Shevchenko, V.; Bazhenov, Е.; Оmelchenkо, О.; Shaleva, N.
UK: Мета роботи. Оцінювання переваг інноваційного напрямку одержання затребуваних оксидів титану та кремнію за технологією гідрофторування ільменітових концентратів.
Методи дослідження. Оцінка якості лабораторних зразків – продуктів розкриття гідрофторуванням ільменіту щодо можливості інтеграції отриманих матеріалів як у існуючі виробничі схеми виробництва актуальної титанової та кремнієвої продукції, так і у забезпеченні сировинних потреб перспективних технологічних процесів. Хімічний аналіз виконувався методом атомарного спектрального аналізу. У лабораторних дослідженнях використовувався сировинний компонент – концентрат ільменіту Малишевського родовища (Вільногірський ГМК, Україна). В якості реагенту використовувався фторовмісний комплексоутворювач – фторид амонію (NH4F). Виконані лабораторні дослідження розкладання ільменіту у водному розчині фториду амонію при температурах, не перевищуючих 200 °С.
Отримані результати. Визначення температурного діапазону та умов ведення процесу розкладання ільменіту забезпечує його високу продуктивність та отримання продуктів, які є проміжними і склад яких задає зміст наступних процесів одержання цільових продуктів. Реалізація розкладання ільменіту з використанням реакцій в твердій фазі забезпечує високий потенціал екологічної безпеки технології.
Наукова новизна. Отримані дані можуть бути використані для обгрунтування працездатної версії енергозаощаджуючого технологічного процесу розкладання ільменітового концентрату. На підставі отриманих хімічних аналізів продуктів розкладання гідрофторуванням ільменіту встановлена відповідність отриманих продуктів вимогам до вихідних матеріалів ряду напрямків їх використання в металургії та медицині. Показана можливості інтеграції отриманих матеріалів як у існуючі виробничі схеми титанової та кремнієвої продукції, так і у забезпеченні сировинних потреб перспективних технологічних процесів.
Практична цінність. Показники чистоти одержаних продуктів підтверджують перспективи дослідженої інтеграції розглянутої технології в існуючі виробничі схеми одержання продуктів, що містять титан і кремній.
EN: Purpose. Evaluation of the advantages of the innovative direction of obtaining the sought-after titanium and silicon oxides using the technology of hydrofluorination of ilmenite concentrates
Research methods. Evaluation of the quality of laboratory samples – products of hydrofluorination of ilmenite with regard to the possibility of integrating the obtained materials into existing production schemes for the production of current titanium and silicon products, as well as in providing raw materials for promising technological processes. Chemical analysis was carried out by the method of atomic spectral analysis. In the laboratory studies, the raw material component was used – ilmenite concentrate from the Malyshev deposit (Vilnohirsky MMC, Ukraine). A fluorine-containing complexing agent – ammonium fluoride (NH4F) was used as a reagent. Laboratory studies of the decomposition of ilmenite in an aqueous solution of ammonium fluoride at temperatures not exceeding 200 °C were performed.
Obtained results. Determination of the temperature range and conditions for conducting the ilmenite decomposition process ensures its high productivity and obtaining products that are intermediate and the composition of which determines the content of the subsequent processes of obtaining the target products. Implementation of decomposition of ilmenite using reactions in the solid phase provides a high potential for environmental safety of the technology.
Scientific novelty. The obtained data can be used to justify a workable version of the energy-saving technological process of decomposition of ilmenite concentrate. Based on the obtained chemical analyzes of the decomposition products by hydrofluorination of ilmenite, the compliance of the obtained products with the requirements for the starting materials of a number of areas of their use in metallurgy and medicine was established. The possibilities of integration of the obtained materials into the existing production schemes of titanium and silicon products, as well as in providing the raw material needs of promising technological processes are shown.
Practical value. The indicators of the purity of the obtained products confirm the prospects of the researched integration of the considered technology into the existing production schemes for obtaining products containing titanium and silicon.