Научно-исследовательская и инновационная деятельность

Направления научных исследований

Исследования проводятся преимущественно в области механики и технологии композиционных материалов  в рамках государственных программ научных исследований и научно-технических программ, по договорам с предприятиями Республики Беларусь и с зарубежными фирмами. Сотрудники кафедры участвуют также в исследованиях и разработках, выполняемых другими кафедрами университета и научными учреждениями НАН Беларуси.

За период с 2010 по 2015 г. сотрудники кафедры опубликовали около 200 работ, из них 50 – в научных журналах, в том числе зарубежных, сделали более 90 докладов на научных конференциях, получили 11 патентов на изобретения и полезные модели. По результатам исследований защищены докторская и три кандидатские диссертации.

Кафедра поддерживает научные и методические связи с другими кафедрами университета, с высшими заведениями и научными учреждениями Беларуси, России, других стран – Германии, Польши, Финляндии, Южной Кореи.

 

Перечень направлений научной деятельности кафедры механики материалов и конструкций

на 2016-2020 годы

Наименование научных направлений факультета

Перечень основных поисковых и прикладных

проблем, решаемых по данному направлению

Механика композиционных материалов, структурообразование композиционных материалов

– исследование процессов структурообразования и механических свойств композиционных материалов на стадиях формообразования и эксплуатации изделий;

– разработка критериев оптимизации структуры материалов по технико-экономическим и эксплуатационным показателям в конечных изделиях;

– разработка методов экспериментальной оценки показателей свойств анизотропных материалов в изделиях;

– методы неразрушающего контроля показателей анизотропных материалов и их качества в изделиях;

– исследование влияния технологических факторов на структуру и эксплуатационные характеристики материала в изделиях

Технология переработки полимеров, эластомеров и композитов

– оборудование и средства технологического оснащения для производства изделий из композиционных материалов;

– одностадийное формование составных изделий из термопластичных полимеров и композиций на их основе;

– переработка отходов полимерного и иного производства, в том числе некондиционных и наполненных, в изделия;

– структурно-технологические особенности одностадийной пултрузии и роллтрузии изделий из армированных термопластов

Математическое моделирование материалов, конструкций и технологий

– математическое описание поведения материалов на стадии формообразования изделий и в конечных изделиях с учетом анизотропии свойств;

– отработка методов оценки характера поведения материалов с использованием численных методов анализа;

– разработка аналитических методов оценки работоспособности конструкций из материалов с гибридной и анизотропной структурой

Аддитивные технологии производства изделий из полимерных и композиционных материалов

– закономерности вязкого течения и гомогенизации композиции на стадии печати объемных структур в изделии;

– механизмы совмещения (консолидации) армированных слоев в пространственной конфигурации изделий;

– условия создания анизотропии свойств в процессе печати изделий под эксплуатационные требования;

– методы оценки и прогнозирования показателей эксплуатационных свойств с учетом слоистого строения и анизотропии материалов;

– кинетика и механика процесса 3D-печати анизотропных армированных структур;

– основы управления процессом печати конструкционных изделий анизотропной структуры

 

Тематика научных исследований и разработок

Текущие НИР:

1. ГБ 16-172 "Разработка научных основ процессов переработки металлсодержащих смешанных полимерных отходов" (задание 6.18 ГПНИ "Физическое материаловедение, новые материалы и технологии", руководитель доцент, к.т.н. Карпович О.И.). Финансирующая организация - Министерство образования. Срок работы - 2016-2017 гг.

2. БС 16-591/2 задание 2.2.3 "Разработать и освоить технологию транспортной тары (поддоны и контейнеры) на основе полимерсодержащиъ отходов аккумуляторных батарей", руководитель доцент, к.т.н. Наркевич А.Л.. Срок работы - сентябрь-декабрь 2017 г.

3. ГБ 16-143 "Влияние несовершенства структуры твердых тел и их поверхностей на термодинамические и диффузионные характеристики и эффекты памяти", руководитель проф. Вихренко В.С.

4. ГБ 16-152 "Равновесные и кинетические характеристики наноструктурных керамических материалов при наличии ионных и электронных носителей заряда", руководитель проф. Вихренко В.С.

5. ГБ 37-16 "Компьютерное моделирование физико-химических и механических систем методами МОнте-Карло, молекулярной динамики и конечных элементов наноструктурных керамических материалов при наличии ионных и электронных носителей заряда", руководитель доц. Грода Я.Г.

 

Завершенные НИР:

№ п/п

Шифр и название темы

Финансирующая

организация,

сроки

Участие преп/асп

/студ

2015

1

ГБ 14-119 "Разработать технологические основы формования составных изделий из вторичных термопластичных полимеров и их смесей, в том числе наполненных волокнистыми отходами" (Задание 2.65 ГПНИ «Химические технологии и материалы, природно-ресурсный потенциал», руководитель доцент, к.т.н. Спиглазов А.В.)  

Выявлены механизмы консолидации между составными элементами в процессе формования изделий. Установлено влияние температурных параметров процесса на адгезионную связь между элементами при формовании изделий, включая условия на границе контакта с оснасткой. Выявлен характер течения расплава при формовании изделий с учетом изменения условий на границе контакта с оснасткой (при наличии декоративных покрытий). Установлены режимы и условия, обеспечивающие формообразование изделий различной геометрии. Получены данные по режимам и условиям, обеспечивающие формообразование листовых заготовок и изделий с учетом качества поверхностей заготовок и температурных зависимостей механизмов адгезии, что позволило выработать критерии оптимизации параметров технологического процесса формообразования составных габаритных изделий. Разработаны критерии процесса совмещения для обеспечения наиболее высоких показателей физико-механических свойств материалов в изделиях, что позволит оптимизировать как конструкцию смесителей так и их рабочие характеристики.

Собрана экспериментальная установка по формованию составных изделий, установлена возможность формования составных изделий из отходов термопластичных полимеров, в том числе с введением волокнистого наполнителя. Отработана технология нанесения декоративных покрытий за один цикл формования изделий.

Министерство образования

I кв. 2014 г.- IVкв. 2015 г.

2/-/3
2

ГБ13-154 «Исследование напряженно-деформированного состояния бетонных элементов конструкций армированных стержнями из традиционных и композитных материалов, находящихся под воздействием неоднородных температурных полей и локальных внешних нагрузок» (Задание 2.2.36 ГПНИ «Информатика и космос, научное обеспечение безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций», руководитель доцент, к.ф.-м.н. Ширко А.В.) 

Построена модель поведения композитной арматуры, учитывающая температурное влияние на ее механические и упругие характеристики. Разработаны базы данных, содержащие температурные коэффициенты влияния для арматур с различными видами армирующего наполнителя.

Проведен тепловой анализ бетонной плиты, армированной стержнями из композитных материалов. Получены температурные поля в плите как функции времени, вызванные воздействием на плиту стандартного пожара. Дана оценка огнестойкости по потере теплоизолирующих свойств плиты, а также огнестойкости по расплавлению полимерного связующего в арматуре.

Проведен прочностной анализ бетонной плиты, армированной стержнями из композитной арматуры в сопоставлении с армированием стальной арматурой. Дана оценка напряженно-деформированного состояния для обоих вариантов армирования плиты. Напряженно-деформированное состояние определялась как действием только статической нагрузки, так и последующим наложением температурных полей. Показано, что огнестойкость плиты, армированной композитной арматурой, по потере несущей способности оказывается в 2 раза выше, в сравнении с армированием стальной арматурой. Хотя начальный прогиб, вызванный действием только статической нагрузки для плит, армированных композитной арматурой в 6-7 раз превышает прогиб плит, армированных стальной арматурой.

Полученные в результате исследований данные позволили разработать методику и модели расчета бетонных элементов конструкций армированных стержнями из традиционных и композитных материалов, находящихся под воздействием неоднородных температурных полей и локальных внешних нагрузок.

Министерство образования

I кв. 2013 г.- IVкв. 2015 г.

2/-/-
3

ГБ 15-041 «Формование плоских заготовок из расплава наполненных термопластичных полимеров для производства составных изделий»  (рук. магистрант Поженько Я.И., студ. Кравченя Г.Н.) 

Изучены закономерности поведения расплава на стадии формообразования листовой заготовки, установлены зависимости показателей технологических свойств заготовки от параметров процесса и условий окружающей среды, разработана модель поведения расплава композиции при формовании листовой заготовки и проведена оптимизация параметров процесса.

Разработана и апробирована технология получения листовой заготовки из расплавов высоковязких полимеров, в том числе наполненных. Разработана математическая модель расчета процесса экструзии материала при формировании листа в плоскощелевой коллекторной головке. Предложена конструкция такой головки с возможностями регулирования геометрии сечения заготовки.

Произведена оценка физико-механических и технологических свойств полимерных материалов и композиций на их основе. Установлено, что лучше перерабатываются, на рассматриваемой экструзионной головке, материалы с пробкообразным характером течения, такие как высоконаполненные композиции.

Разработана модель сплавления экструдированных лент, что является задатком для продолжения исследований в области формирования составных изделий по одностадийной технологии прессования.

Министерство
образования

I кв. 2015 г.- IVкв. 2015 г.

-/-/2
4

ГБ  40-11 «Исследование процессов структурообразования и механических свойств композиционных материалов на стадиях формообразования и эксплуатации изделий»(руководитель доцент, к.т.н. Карпович О.И.) 

Установлено влияние содержания и способа введения углеродного наноматериала на свойства эпоксидной матрицы и композиционных материалов на ее основе. Показана возможность эффективного использования углеродного наноматериала с неупорядоченной структурой для модификации термореактивных матриц эпоксидной группы, зафиксировано одновременное увеличение физико-механических характеристик матрицы (прочность при сжатии, изгибе, модуль упругости) на 10–40% при содержании углеродного наноматериала до 0,01 % мас.

Изучены особенности расчета деформативных свойств сотовой конструкции. Рассчитаныупругие свойства сотовой конструкции при нагружении в продольном направлении.

Изучены физико-механические и технологические характеристики полимерсодержащих и металсодержащих отходов, образующихся в результате разделки отработанных аккумуляторных батарей.

Изучены процессы формообразования составных изделий из листовых расплавленных заготовок.

Создана модель реального пожара, учитывающая массообменные процессы при горении, а также конвективный теплообмен, рассчитана динамика развития пожара и термогазодинамическое состояние в помещении.

I кв. 2011 г.- IVкв. 2015г.

За счет второй половины рабочего дня 

7/-/-
5

ХД14–510 «Разработка способов переработки полимерсодержащих отходов (тяжелый пластик, получаемый после механической разделки отработанных аккумуляторных батарей)» (руководитель ст. преп., к.т.н. Хрол Е.З.) 

Определены основные технологические характеристики материалов на основе смешанных полимерных отходов аккумуляторных батарей (плотность, показатели сыпучести измельченных композиций, параметры степенного закона течения, коэффициент температуропроводности, коэффициент трения). Показана возможность переработки композиций на основе полимерсодержащих отходов методом прессования пластицированной заготовки (пласт-формования). На основе технологических характеристик композиций обоснованы параметры процесса формообразования. Проведено экспериментальное исследование процесса формования изделий.

На основе данных, полученных в результате исследований состава и структуры, физико-механических и технологических характеристик разработан и передан ОАО «Белцветмет» проект технических условий на материалы из смешанных полимерных отходов аккумуляторных батарей.

Определена область эффективного использования изделий, полученных методом пласт-формования, из материалов на основе смешанных полимерных отходов аккумуляторных батарей. Даны рекомендации по подбору параметров основного оборудования и специальных средств технологического оснащения для освоения производства формованных изделий.

ОАО «Белцветмет»

15.10.2014 – 31.10.2015

3/-/-
6

ХД 14-503 «Построение автоматизированных расчетных моделей для оценки огнестойкости каркасных металлоконструкций с пассивной огнезащитой»(руководитель доцент, к.ф.-м.н. Ширко А.В.) 

Построены модели для оценки огнестойкости каркасных металлоконструкций с пассивной огнезащитой. Модели использованы для теплового анализа бетонной плиты, армированной стержнями из композитных материалов. Дана оценка огнестойкости по потере теплоизолирующих свойств плиты, а также огнестойкости по расплавлению полимерного связующего в арматуре.

Разработанные модели использованы КИИ МЧС для оценки огнестойкости каркасных металлоконструкций. Модели позволили автоматизировать и существенно упростить методику расчета.

КИИ МЧС

I кв. 2015 г.- IVкв. 2015 г.

2/-/-
7

ХД 15-006 «Выбор материала, разработка технологического оснащения и изготовление опытной партии втулки антифрикционной для цепи транспортера» (руководитель доцент, к.т.н. Наркевич А.Л.) 

На основе анализа условий эксплуатации и технических требований осуществлен подбор материала для втулки. Разработана конструкторская документация на изделие и средства технологического оснащения. Отработана технология изготовления и изготовлена опытная партия втулок антифрикционных для ООО «Монолит-Пласт».

ООО «Монолит-пласт»

02.01.2015 – 31.03.2015 г.

2/-/-
2013

1

ГБ 11-117 «Разработка основ высокопроизводительных и энергоэффективных тех-нологий формообразования изделий из стеклоармированного вторичного поли-этилентерефталата» (Задание 4.23 ГПНИ «Химические технологии, полимеры и материалы», руководитель ст. преп., к.т.н. Наркевич А.Л.) Разработаны методики оценки параметров процессов получения профильных и намотанных изделий по критериям пропитки и консолидации. Рассчитаны режи-мы формообразования профильных и намотанных изделий на основе вторичного ПЭТФ и армирующих волокон (стеклянных и базальтовых волокон производства ОАО «Полоцк – стекловолокно»).

Показана область параметров процессов формо-образования с учетом снижения энергоемкости и повышения производительности одностадийных процессов. С целью расширения области применения модифицированного вторичного ПЭТФ предложено в качестве армирующего наполнителя применять стеклоткань и стек-лосетки. Разработана и опробована методика определения коэффициента фильтра-ции полимерного расплава через тканый наполнитель. Показана его зависимость от показателя степени в законе течения полимерного расплава. Получены опыт-ные образцы препрегов на основе конструкционной стеклоткани и стеклосетки. Получены образцы однонаправленно армированных стержней на основе базальто-вых волокон, обладающих более высокими прочностными и упругими характери-стиками.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс (5 справок о внедрении), что позволяет получать будущим специалистам знания об актуальных и новых ме-тодиках и повысить уровень и качество знаний.

Министерство образование

I кв. 2011 г.- IVкв. 2013 г

 

 

2

ГБ 13-154 «Исследование напряженно-деформированного состояния бетонных элементов конструкций армированных стержнями из традиционных и композитных материалов, находящихся под воздействием неоднородных температурных полей и локальных внешних нагрузок» (ГПНИ «Информатика и космос, научное обеспечение безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций», подпрограмма 8.2 «Научное обеспечение безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций», руководитель доцент., к.ф.-м.н. Ширко А.В.)

В вычислительной среде Ansys Fluent построена однофазная модель реального пожара, включающая массообмен и конвективный теплообмен с использованием модели турбулентности SAS, позволяющая рассчитать температурные поля и конвективные потоки в помещении с пожаром и в смежном помещении.

Министерство образования

I кв. 2012 г.- IVкв. 2013 г.

 

 

3

ХД 13-002 «Создание моделей железобетонных элементов конструкций в CAE системе ANSYS, позволяющих производить их оценку по основным критериям огнестойкости», руководитель доцент., к.ф.-м.н. Ширко А.В.

Построены модели температурозависимых свойств бетона и стали, созданы программы расчета огнестойкости основных элементов железобетонных конструкций: плит, балок, колонн.

Средства КИИ МЧС РБ

I кв. 2012 г.- IVкв. 2013 г.

 

 

4

ХД 13 – 465 «Провести испытания АБС – 2020-32 и Luran S 777» (руководитель ст. преп., к.т.н. Наркевич А.Л.)

Определены физико-механические характеристики материалов (предел прочности при растяжении, предел текучести при растяжении, относительное удлинение при разрыве, модуль упругости при изгибе, ударная вязкость).

ОАО «Осиповичский завод автомобильных агрегатов»

21 октября 2013 г. –

21 ноября 2013 г.

 

 

2012

1

ГБ 11-117 «Разработка основ высокопроизводительных и энергоэффективных технологий формообразования изделий из стеклоармированного вторичного полиэтилентерефталата» (Задание 4.23 ГПНИ «Химические технологии, полимеры и материалы», руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Министерство образование

I-IV кв. 2012 г.

 

4/-/2

2

ГБ 11-154 «Разработать методику и программное обеспечение для оценки (тестирования) железобетонных конструкций каркасных зданий при пожаре в вычислительной среде ANSYS» (Задание ГПНИ «Научное обеспечение безопасности и защита от черезвычайных ситуаций», руководитель доцент., к. ф.-м. н. Ширко А.В.)

Министерство образования

I-IV кв. 2012 г.

 

2/-/-

3

ГБ  40-11 «Исследование процессов структурообразования и механических свойств композиционных материалов на стадиях формообразования и эксплуатации изделий» (руководитель доцент, к.т.н. Карпович О.И.)

I-IV кв. 2012 г.

За счет второй половины рабочего дня

8/-/-

4

ХД 10-446 «Исследования и разработки материала и технологии для получения непрерывно армированного препрега с термопластичной матрицей (CFTRTP)» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Hanwha L&C Co Ltd (Южная Корея)

I-IV кв. 2012 г.

3/-/1

5

ХД 29 – 001 «Разработать конструкцию, технологию и средства производства изделий из композиций на основе отходов стеклопластиков и термопластичных полимеров» (руководитель доцент, к.т.н. Спиглазов А.В.).

РУП «ОЗАА»

I-IV кв. 2012 г.

2/-/1

2011

1

ГБ 11-117 «Разработка основ высокопроизводительных и энергоэффективных технологий формообразования изделий из стеклоармированного вторичного полиэтилентерефталата» (Задание 4.23 ГПНИ «Химические технологии, полимеры и материалы», руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Дана оценка энергоэффективности экструзионного совмещения расплава ПЭТФ с модификаторами, а также качества смешения, распределения  размеров частиц вязких ингредиентов и вероятности их реагирования при пластикации в шнековом экструдере при заданных параметрах процесса.

Разработаны критерий энергоэффективного совмещения полимерных материалов  в червячном экструдере и методика оценки энергоэффективности и качества совмещения вторичного ПЭТФ с модификаторами при пластикации в шнековом экструдере.

Найдены матричные составы на основе вторичного ПЭТФ с модификаторами промышленного производства и режимы совмещения, обеспечивающие пропитку стекловолокнистого наполнителя расплавом и консолидацию стренг при одностадийной пултрузии профилей.

Министерство образование

I-IV кв. 2011 г.

 

4/-/2

2

ГБ 11-154 «Разработать методику и программное обеспечение для оценки (тестирования) железобетонных конструкций каркасных зданий при пожаре в вычислительной среде ANSYS» (Задание ГПНИ «Научное обеспечение безопасности и защита от черезвычайных ситуаций», руководитель ст. преп., к. ф.-м. н. Ширко А.В.)

Проведен анализ компонент вычислительной среды ANSYS с определением их возможности по учету температурных и силовых воздействий, возникающих в конструкциях при пожаре.

Осуществлен подбор экспериментальных данных поведения железобетонных конструкций при пожаре, включая тепловое воздействие стандартного и реального пожара, а также статически определимые и неопределимые схемы работы железобетонных конструкций.

Министерство образования

I-IV кв. 2011 г.

 

2/-/-

3

ГБ  40-11 «Исследование процессов структурообразования и механических свойств композиционных материалов на стадиях формообразования и эксплуатации изделий» (руководитель ст. преп., к.т.н. Карпович О.И.)

Проанализированы параметры структуры полимерных смесей в процессе экструзионного совмещения.

Исследованы особенности технологии совмещения компонентов и формообразования изделий по методу пласт-формования из композиционных материалов на основе отходов стеклопластика и термопластичных полимеров.

Исследован процесс пропитки отходов стеклопластика термореактивным связующим.

Исследованы особенности структуры материалов на основе вторичных термопластов и их смесей. Определены физико-механические и технологические свойства материалов на основе вторичных термопластов и их смесей.

Исследованы деформативные и прочностные характеристики композиционных материалов.

I-IV кв. 2011 г.

За счет второй половины рабочего дня

8/-/-

4

ХД 10-044 «Разработать средства технологического оснащения и технологию изготовления круглых профилей из вторичного стеклоармированного полиэтилентерефталата» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Определены показатели вязкости расплава и физико-механические характеристики полиэтилентерефталата вторичного, получаемого из отходов тары.

Обоснованы параметры типовых профилей круглого сплошного, замкнутого (кольцевого) и открытого сечений в диапазоне диаметров от 5 до 32 мм, получаемых пултрузией из вторичного ПЭТФ, армированного стеклоровингом с линейной плотностью 4800 текс.

Доработаны технические средства, обеспечивающие производство по одностадийной пултрузионной технологии профилей круглого сечения и арматурных стержней.

Утверждены технические условия (ТУ BY691148143.001–2011) на стержни арматурные трех типоразмеров из стеклоармированного вторичного полиэтилентерефталата.

Изготовлены и испытаны опытно-промышленные партии  профилей из стеклоармированного полиэтилентерефталата.

ОАО «Монолитпласт»

I-IV кв. 2011 г.

 

3/-/-

5

ХД10-446 «Исследования и разработки материала и технологии для получения непрерывно армированного препрега с термопластичной матрицей (CFTRTP)» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Проведены расчеты основных параметров пултрузионной установки и параметров пропиточной головки по исходным данным о компонентах.

Разработана конструкция устройств, необходимых для получения длинноволокнистого литьевого материала: пропиточной головки, шпулярника, тянущего устройства и гранулятора по исходным данным, указанным компанией Hanwha L&C Co Ltd (Республика Крея).

Изготовлены устройства, необходимые для получения длинноволокнистого литьевого материала, однонаправленно армированных лент и профилей из армированных термопластичных полимеров.

Отработана и введена в опытно-промышленную эксплуатацию на предприятии компании Hanwha L&C Co Ltd  технология получения материалов и изделий по пултрузионной технологии.

Hanwha L&C Co Ltd (Южная Корея)

I-IV кв. 2011 г.

 

3/-/1

6

ХД 29 – 001 «Разработать конструкцию, технологию и средства производства изделий из композиций на основе отходов стеклопластиков и термопластичных полимеров» (руководитель доцент, к.т.н. Спиглазов А.В.).

Разработана конструкция устройств измельчения, классификации и транспортировки отходов стеклопластиков.

Получен материал на основе вторичных смесей термопластичных полимеров и волокнистых отходов стеклопластиков. Определены физико-механические и технологические свойства, полученного материала.

Разработаны процессы измельчения и классификации отходов стеклопластиков, совмещения компонентов материала, пластикации расплава и формования заготовки.

Отработаны режимы процесса совмещения и пластикации волокнистых отходов стеклопластиков со смесями термопластичных полимеров. Исследован процесс формирования расплавленной заготовки с последующим прессованием в охлаждаемой оснастке.

РУП «Осиповичский завод автомобильных агрегатов»

I-IV кв. 2011 г.

 

2/-/1

2010

1

ГБ 26-148 «Разработка технологических основ структуро- и формообразования изделий из смешанных вторичных термопластов и композиций на их основе» (задание 1.29 ГППИ «Полимерные материалы и технологии») (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Разработаны:

– методика оценки энергоэффективности операций подготовки и совмещения компонентов, пластикации композиции смешанных отходов с волокнистыми наполнителями в экструдерах различного типа и формообразования изделий из пластицированных композиций;

– технологическая схема и конструкция средств измельчения отходов стеклопластика контактного формования для последующего выделения волокнистой фракции и совмещения со смешанными отходами термопластичных полимеров;

– особенности двухстадийной технологии совмещения расплава смешанных отходов термопластов с волокнистыми отходами стеклопластика контактного формования, включающей пластикацию смеси полимеров в шнековом экструдере и совмещение с волокнистой фракцией в дисковом экструдере;

– основы одностадийной пултрузионной технологии формообразования профильных изделий из вторичных термопластов, армированных непрерывными волокнами, и методика оценки эффективности ее применения по критерию, учитывающему удельную стоимость единицы жесткости и прочности материала в изделии.

Минобразование

I-IV кв. 2010 г.

 

3/1/2

2

БС 29-446 «Разработать типовые конструкции и технологию и освоить производство формованных изделий из смеси некондиционных отходов термопластичных полимеров» (Задание 1.92 ГНТП «Ресурсосбережение-2010») (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

- разработана конструкторская документация на четыре типовых изделия (плитка тротуарная, канал водосточный, решетка, заглушка) и средства технологического оснащения;

- разработана технологическая документация и проект технических условий;

- изготовлены и испытаны опытные партии изделий.

Минобразование

I-IV кв. 2010 г.

 

2/1/2

3

ГБ 17-06 «Особенности механического поведения гетерогенных, дисперсных и композиционных систем» (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

- исследованы процессы получения композиционных систем на основе термопластичных смесей и дисперсных наполнителей;

- выполнен анализ механизмов совмещения волокнистых систем с полимерными расплавами в экструдерах,

- оценено влияния состава смеси и вязких свойств компонентов на параметры течения смешанных полимерных расплавов.

I-IV кв. 2010 г.

За счет второй половины рабочего дня

9/1/10

4

БС 10-080 «Разработать методические рекомендации по оценке стоимости заданий научно-технических программ и инновационных проектов» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

- проанализированы научные подходы, сформулирована и обоснована концепция прогнозной оценки затрат на прикладные исследования и разработки, направленные на постановку на производство новой продукции, с учетом неопределенности их результатов и рисков разработчика и инвестора, обоснованы методы и критерии их оценки;

- разработан проект методических указаний по оценке стоимости заданий научно-технических программ и инновационных проектов и проекты документов, составляемых заявителем проектов для оценки структуры и содержания этапов работ и их стоимости;

- разработаны программные средства расчета стоимости исследований и разработок с инструкцией для пользователя.

ГКНТ

II-IV кв. 2010 г.

 

2/-/1

5

ХД 29 – 001 «Разработать конструкцию, технологию и средства производства изделий из композиций на основе отходов стеклопластиков и термопластичных полимеров» (руководитель доцент, к.т.н. Спиглазов А.В.)

- разработана конструкция устройства  для отделения волокнистой фракции отходов стеклопластика (измельчение и классификация) и схема транспортирования измельченных отходов;

- определены технологические и физико-механические свойства материалов, получаемых прессованием расплава композиции из отходов стеклопластиков и термопластов.

- разработан проект ТУ на изделия из отходов стеклопластиков на основе вторичных термопластов.

- разработана конструкция трех типовых изделий и оснастки для них.

РУП «Осиповичский завод автомобильных агрегатов»

I-IV кв. 2010 г.

 

2/-/2

6

БС 10-426 «Разработать исходные требования и техническое задание на конструирование и изготовление опытного образца измельчителя для сухого помола зерна» (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

На основании патентного анализ и требований современных мукомольных производств разработаны исходные требования и техническое задание на конструирование и изготовление опытного образца измельчителя для сухого помола зерна.

«Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию»

c 01.09.2010

 

4/-/1

7

ХД 29-002 «Разработать конструкцию цевья из волокнистых композиционных материалов для весла лодки каноэ, технологию изготовления и средства технологического оснащения» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

- отработана технология изготовления цевья, изготовлена и испытана опытная партию изделий:

- разработан проект технологической инструкции на процесс изготовления цевья.

ОАО "Осиповичский завод автомобильных агрегатов"

I-III кв. 2010 г.

0,5 млн. руб.

1/-/1

8

ИФЗ 10-449 «Провести исследования и разработать конструкцию опытного образца промышленной мельницы для измельчения зерновых культур при производстве этилового спирта на Бродницком крахмальном заводе структурном подразделении РПУП  «Брестский ликеро-водочный завод «Белалко» производительностью не менее 2 тонн в час » (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

Осуществлен патентный обзор существующих конструкций измельчителей для зерна. Разработана на основании выполненных исследований конструкция опытного образца промышленной мельницы для измельчения зерновых культур. Проведены экспериментальные исследования мельницы. Изготовлен промышленный образец мельницы МЦ–2000, идет подготовка к внедрению мельницы в производство этилового спирта на Бродницком крахмальном заводе структурном подразделении РПУП  «Брестский ликеро-водочный завод «Белалко».

Концерн «Белгоспищепром»

c 01.07.2010

 

7/-/3

9

ХД 29 – 452 «Разработать конструкцию мельницы центробежной для измельчения синтетического и растительного сырья производительностью не менее 20 кг в час и размером получаемых измельченных частиц меньше 315 мкм» (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

Проведены эксперименты по измельчению синтетического и растительного сырья, определен способ измельчения, выбрана и разработана конструкция измельчителя, рассчитаны конструктивные и технологические параметры измельчителя.

НПРУП «Диалект»

до 28.02.2010

 

2/-/-

10

ХД 10-044 «Разработать средства технологического оснащения и технологию изготовления круглых профилей из вторичного стеклоармированного полиэтилентерефталата» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

- определены основные параметры материала профилей, технологического процесса пултрузии и специальных средств технологического оснащения, подтверждена патентная чистота разрабатываемых объектов;

- разработана конструкция специальных средств технологического оснащения экспериментальной установки для отработки технологии получения профилей;

- разработан проект технологического регламента, изготовлены и испытаны экспериментальные образцы профилей из стеклоармированного  полиэтилентерефталата.

ООО «МонолитПласт»

I-IV кв. 2010 г.

 

2/-/-

2009

1

ГБ 26-148 «Разработка технологических основ структуро- и формообразования изделий из смешанных вторичных термопластов и композиций на их основе» (задание 1.29 ГППИ «Полимерные материалы и технологии») (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Разработаны:

– методика оценки энергоэффективности операций подготовки и совмещения компонентов, пластикации композиции смешанных отходов с волокнистыми наполнителями в экструдерах различного типа и формообразования изделий из пластицированных композиций;

– технологическая схема и конструкция средств измельчения отходов стеклопластика контактного формования для последующего выделения волокнистой фракции и совмещения со смешанными отходами термопластичных полимеров (по хоздоговору с ОЗАА);

– особенности двухстадийной технологии совмещения расплава смешанных отходов термопластов с волокнистыми отходами стеклопластика контактного формования, включающей пластикацию смеси полимеров в шнековом экструдере и совмещение с волокнистой фракцией в дисковом экструдере;

– основы одностадийной пултрузионной технологии формообразования профильных изделий из вторичных термопластов, армированных непрерывными волокнами, и методика оценки эффективности ее применения по критерию, учитывающему удельную стоимость единицы жесткости и прочности материала в изделии.

Минобразование

I-IV кв. 2009 г.

 

 

2

ГБ 17-06 «Особенности механического поведения гетерогенных дисперсных и композиционных систем» (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

Установлены зависимости показателей теплофизических свойств волокнистых композитов с термопластичной матрицей от степени анизотропии и неоднородности структуры.

I-IV кв. 2009 г.

За счет второй половины рабочего дня

 

3

ХД 29-002 «Разработать конструкцию цевья из волокнистых композиционных материалов для весла лодки каноэ, технологию изготовления и средства технологического оснащения» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Рассчитаны параметры цевья, подобраны компоненты и структура композиционного материала, разработан проект КД на изделие. Подана заявка на патентование новой конструкции весла. Изготовлены и испытаны макеты. Разработана конструкцию намоточного приспособления, оправки, средств испытаний. Отработана технологию изготовления цевья в условиях промышленного производства на оборудовании заказчика. Разработан проект технологической инструкции на процесс изготовления цевья.

Изготовлена и испытана опытная партию изделий (5 шт.) в присутствии персонала заказчика.

РУП «Осиповичский завод автомобильных агрегатов»

I-IV кв. 2009 г., I-III кв. 2010

 

 

4

БС 29-446 «Разработать типовые конструкции и технологию и освоить производство формованных изделий из смеси некондиционных отходов термопластичных полимеров» (задание 1.92 ГНТП «Ресурсосбережение-2010») (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

ГНПО порошковой металлургии

IV кв. 2009 г.

 

 

5

ХД 29-001 «Разработать конструкцию, технологию и средства производства изделий из композиций на основе отходов стеклопластиков и термопластичных полимеров» (руководитель доцент, к.т.н. Спиглазов А.В.)

Разработаны конструкции устройств для измельчения и классификации отходов стеклопластиков, и совмещения волокнистой фракции с термопластичными полимерами.

РУП «Осиповичский завод автомобильных агрегатов»

I-IV кв. 2009 г.

 

 

6

ХД 29-452 «Разработать конструкцию мельницы центробежной для измельчения синтетического и растительного сырья производительностью не менее 20 кг в час и размером получаемых измельченных частиц меньше 350 мкм» (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

Проведены эксперименты по измельчению синтетического и растительного сырья, определен способ измельчения, выбрана и разработана конструкция измельчителя, рассчитаны конструктивные и технологические параметры измельчителя.

НПРУП «Диалект»

1.12.2009 – 28.02.2010

 

 

2008

1

ГБ 26-148 "Разработка технологических основ структуро- и формообразования изделий из смешанных вторичных термопластов и композиций на их основе" (задание 1.29 ГППИ "Полимерные материалы и технологии") (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Показана возможность отделения слоя пенополиуретана с поверхности пленки АБС-ПВХ при измельчении смеси полимеров в ножевой мельнице и обоснованы параметры аэродинамической гравитационной классификации смеси и разделения на ее компоненты; разработаны технологическая схема разделения отходов АБС-ПВХ-пленки с пенополиуретаном на компоненты, конструкция классификаторов, созданы экспериментальные установки и проведены экспериментальные исследования процесса разделения, определены оптимальные конструктивные и технологические параметры классификаторов, дана оценка энергоемкости процесса; изучен механизм течения расплава смешанных термопластичных композиций, в частности отходов АБС-ПВХ-пленки с пенополиуретаном и смесей полиолефинов, в процессе формообразования изделий в охлаждаемой оснастке,  разработана уточненная методика определения показателей вязкого течения таких композиций, разработаны рекомендации по конструированию оборудования и технологической оснастки; разработана методика оценки степени кристаллизации композиций на основе вторичного ПЭТФ при формообразовании изделий с учетом кинетики охлаждения в форме.

Минобразование

I-IV кв. 2008 г.

 

6/1/2

2

ГБ 17-06 "Особенности механического поведения гетерогенных дисперсных и композиционных систем" (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

Проанализированы уравнения, описывающие движение волокна, вытягиваемого из полимерного расплава стохостическим воздушным потоком.

I-IV кв. 2008 г.

За счет второй половины рабочего дня

10/2/12

3

БС 26-069 "Разработать технологию получения обвязочных материалов из полимерных композитов на основе отходов термопластов для нужд промышленного и сельскохозяйственного производства" (задание 1.79 ГНТП "Ресурсосбережение-2010") (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Рассчитаны технологические параметры процесса формования ленты широкой из вторичного полипропилена и разработана конструкция двухручьевой экструзионной головки для получения лент на опытно-промышленной установке УП «Белвнешпродукт». Определены показатели прочности лент, полученных в опытном режиме работы оборудования.

Госбюждет

(ИММС НАНБ)

I кв.-II кв. 2008 г.

 

3/1/1

4

БС 28-046 «Разработать технологические основы экономически эффективной переработки тканых материалов, извлекаемых их твердых бытовых отходов, в композиции с вторичными полимерами в формованные изделия (поисковое)» (задание 4.03 ГНТП «Ресурсосбережение-2010») (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Разработан состав композиции на основе текстильных и полимерных отходов и составлен проект ТУ на полуфабрикаты из текстильных отходов. Проработаны новые технические решения дозированной подачи и экструзии волокнистой композиции. Разработана конструкторская документация на устройства дозированной подачи компонентов и экструдера-смесителя экспериментальной установки для совмещения компонентов. Дана оценка области возможного применения композиционного материала и проработана конструкция изделий для различных сфер применения. Разработан проект ТУ на формованные изделия из текстильных отходов и проект бизнес-плана на освоение производства изделий. Показана экономическая эффективность освоения производства изделий в объемах до 500 т в год, в первую очередь, на предприятиях переработки пластмасс и на действующих комбинатах нетканых материалов, располагающих оборудованием для получения композиций и формования изделий.

Республиканский бюджет

I-IV кв. 2008 г.

 

6/1/4

5

ХД 27-026 "Разработать средства технологического оснащения и технологию производства изделий из отходов АБС-ПВХ-пленки с включениями пенополиуретана" (задание 1.29 ГППИ «Полимерные материалы и технологии») (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

РУП "Осиповичский завод автомобильных агрегатов"

6 этап – до 31.12.08г

(доп.согл.№3 от 30.06.08г.)

3/1/-

6

ХД 28-003 «Разработать технологию и средства технологического оснащения производства изделий из отходов композиции «Элвуд» с тканым и пористым подслоем» (задание 1.29 ГППИ «Полимерные материалы и технологии») (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Разработаны: конструкторская документация на контейнер универсальный из отходов композиции «Элвуд» с тканым и пористым подслоем, проект технических условий на контейнер, конструкторская документация на специальные средства технологического оснащения изготовления частей контейнера: бункер-дозатор, устройства для транспортирования заготовки, пресс-форма; и проект технологической инструкции на получение изделий.

РУП "Осиповичский завод автомобильных агрегатов"

I-IV кв. 2008 г.

 

2/1/1

7

ХД 28-090 «Исследование материалов, применяемых фирмой «Сoncept 2» в конструкции весел для гребли академической» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

В конструкции весел для гребли академической» исследован и установлен тип материалов в спортивных веслах для академической гребли фирмы «Concept 2», применяемых для изготовления отдельных его частей, дано заключение о соответствии конструкции весел проспекту фирмы «Concept 2».

ОДО «Новые гребные технологии»

II кв. 2008 г.

 

2/1/-

2007

1

ГБ 26-148 "Разработка технологических основ структуро- и формообразования изделий из смешанных вторичных термопластов и композиций на их основе" (по заданию 1.29 ГППИ "Полимерные материалы и технологии") (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Установлены реологические условия разрушения стеклянных волокон при совмещении с полимерным расплавом в червячном экструдере, разработан метод построения закона распределения длины армирующих волокон в композиции, получаемой путем совмещения с полимерным расплавом в червячном экструдере, и установлены закономерности распределения длины волокон после компаундирования, разработана статистическая теория структуры и разрушения термопластичных полимеров, хаотически армированных длинными волокнами, предложен способ определения условного предела текучести высоконаполненных полимерных композиций.

Минобразование

I-IV кв. 2007 г.

 

6/3/5

2

ГБ 17-06 "Особенности механического поведения гетерогенных дисперсных и композиционных систем" (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

Проанализированы уравнения, описывающие движение волокна, вытягиваемого из полимерного расплава стохостическим воздушным потоком.

I-IV кв. 2007 г.

За счет второй половины рабочего дня

11/2/11

3

БС 26-069 "Разработать технологию получения обвязочных материалов из полимерных композитов на основе отходов термопластов для нужд промышленного и сельскохозяйственного производства" (задания 1.79 ГНТП "Ресурсосбережение-2010") (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Разработана методика и измерены параметры процесса формирования ленты из расплава вторичного полипропилена на опытно-промышленной установке УП «Белвнешпродукт».

Госбюждет

(ИММС НАНБ)

I кв.-IV кв. 2007 г.

 

3/1/1

4

ХД 27-026 "Разработать средства технологического оснащения и технологию производства изделий из отходов АБС-ПВХ-пленки с включениями пенополиуретана" (по заданию 1.29 ГППИ «Полимерные материалы и технологии») (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

РУП "Осиповичский завод автомобильных агрегатов"

I-IV кв. 2007 г.

3/1/1

2006

1

ГБ 26-148 «Разработка технологических основ структуро- и формообразования изделий из смешанных вторичных термопластов и композиций  на их основе (по заданию 1.29 ГППИ «Полимерные материалы и технологии»). (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Проанализированы технологические процессы измельчения и классификации отходов стеклопластика контактного формования. На базе этого анализа разработана экспериментальная установка для классификации волокнистой фракции отходов с целью дальнейшего их совмещения с полимерными расплавами и переработки в изделия конструкционного назначения. Изготовлена и опробована экспериментальная установка для классификации волокнистой фракции отходов стеклопластика контактного формования и двухкомпонентных отходов формования изделий из полужесткого пенополиуретана.

Определены параметры реологических свойств и закономерности течения аномально-вязких полимерных композиций в червячном экструдере, установлено влияние параметров течения расплава на разрушение хрупких (в частности, стеклянных) волокон. Разработана технология прямого компаундирования стеклонаполненных термопластов (экспериментальный вариант) и конструкция экспериментальной установки для исследования и оптимизации параметров процесса прямого компаундирования при щадящих режимах и устройств для формообразования из получаемого волокнистого компаунда профильных изделий гибридной структуры.

Минобразование

I-IV кв. 2006 г.

 

 

2

ГБ 17-06 "Особенности механического поведения гетерогенных дисперсных и композиционных систем" (руководитель доцент, д.т.н. Левданский А.Э.)

Исследовано напряженное и деформированное состояние стержней из армированных термопластов гибридной структуры. Сформулированы предложения по оптимизации структуры стержней, работающих на растяжение.

I-IV кв. 2006 г.

За счет второй половины рабочего дня

 

3

БС26-069 «Разработать технологию получения обвязочных материалов из полимерных композитов на основе отходов термопластов для нужд промышленного и сельскохозяйственного производства» (задание 1.79 ГНТП «Ресурсосбережение-2010») (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.)

Разработаны программа и методика технологических испытаний, проводимых при выборе состава композиции и отработке технологии получения лент на экспериментальной установке, а также программа и методика исследовательских испытаний ленты. Разработана экспериментальная установка для отработки в лабораторных условиях состава композиций и технологии формования ленты. Определены показатели вязких свойств расплава полиэтилентерефталата вторичного, некоторых других вторичных полимеров и их композиций с целью оценки пригодности для изготовления ленты. Сформулированы рекомендации относительно требований к промышленной установке и параметрам процесса формования ленты из расплавов вторичных полимеров.

Госбюждет

(ИММС НАНБ)

II кв.-IV кв. 2006 г. 

 

 

 

Завершенные научные исследования, выполненные по направлению теоретической механики в 2011-2015 гг.

ГБ 11-141 “Разработка статистико-механических моделей молекулярных и ионных систем для исследования равновесных свойств, фазовых переходов и ионно-электронного переноса в конденсированных средах”. Руковводитель: профессор Вихренко В.С.; исполнители: доценты Грода Я.Г. и Бокун Г.С., лаборант Дуброва Т.И. 

Рассмотрен процесс диффузии решеточного флюида с дополнительным взаимодействием в седловой точке на простой и объемно-центрировано кубических решетках при различных типах межчастичного взаимодействия. Выполненное сопоставление данных компьютерного моделирования и результатов статистико-механических расчетов показало, что в отличие от случая плоских решеток точность предлагаемого суперпозиционного приближения позволяет получать лишь полуколичественные результаты даже для достаточно высоких температур (T ? 2.0Tc). И лишь при повышении температуры до 6.0Tc результаты аналитических расчетов можно считать полностью адекватными данным моделирования. Более того, при температурах 1.05Tc и 1.20Tc суперпозиционное приближение демонстрирует некоторый рост коэффициента диффузии с максимумом в окрестности концентрации 0.5, в то время как моделирование показывает монотонное падение коэффициента диффузии.
Предложена простая дискретная модель процесса разделения электронно-дырочных пар в солнечных элементах, позволяющая исследовать влияние размерности проводящих каналов на эффективность процесса. Для моделирования случайных блужданий электрона в кулоновском поле дырки по динамическому методу Монте-Карло было использовано предложенное Миллером и Абрахамсом выражение для интенсивностей переходов электронов между ближайшими соседними узлами. Результаты моделирования неравновесного процесса разделения зарядов качественно подтверждают равновесные оценки, хотя имеются значительные количественные различия. Характерные времена рекомбинации электронов и их захвата коллектором примерно равны, и их значения показывают, что электроны выполнять длительные стохастические блуждания по решетке, прежде чем они захватываются коллектором или рекомбинируют. Эффективность процесса разделения уменьшается с увеличением расстояния до коллектора, и это уменьшение значительно менее выражено для трехмерной системы. Результаты моделирования хорошо согласуются с обобщением континуальной теории Онзагера скорости рекомбинации на ненулевой радиус реакции и неэкспоненциальную кинетику процесса разделения зарядов.


ГБ 11-143 “Процессы переноса и наноразмерного структурирования, сопровождаемые фазовыми переходами первого и второго рода”. Руковводитель: профессор Вихренко В.С.; исполнители: доцент Бокун Г.С., ассистент Ласовский Р.Н.
Показано, что нарушение симметрии системы посредством отклонения концентрации частиц от однородного распределения инициирует волнообразное распространение по системе неоднородностей, имеющих квазипериодический характер, так что в результате в системе устанавливается квазипериодическое распределение концентрации интеркалированных частиц. Отмечено, что при инициализации фазового расслоения системы, как посредством локального температурного возмущения, так и изменением взаимодействия между частицами интеркалянта процесс наноструктуризации протекает аналогично таковому при начальной концентрационной неоднородности.
При задании концентрационной неоднородности в двух измерениях первоначально распределение концентрации имеет четко выраженную цилиндрическую симметрию с элементами квадратной симметрии, которая является результатом кубической структуры решетки, а на более поздних временах конечное состояние соответствует хорошо выраженной симметрии с осью четвертого порядка с некоторыми элементами цилиндрической симметрии. Дана оценка скорости распространения неоднородности по системе. 
По результатам анализа полученных решений можно сделать вывод, что в результате эволюции система переходит в новое, тоже метастабильное, состояние, характеризующееся наличием квазипериодического наноразмерного распределения концентрации, соответствующего симметрии как системы, так и заданного начального возмущения.
Выполнены исследования по учету нескольких энергетических уровней в узлах. Показано, что возможности описания в рамках решеточной теории можно дополнительно расширить, переходя от традиционного двухспинового состояния узла решетки к многоспиновому. Это дает возможность рассмотреть более сложные задачи, в том числе и варианты с непрерывным потенциалом. А именно, учесть особенности изменения взаимодействия с изменением расстояния и взаимной ориентации молекул. Для случая многоспиновых состояний сформулированы кинетические дифференциально-разностные уравнения эволюции поля концентрации, основанные на основном кинетическом уравнении. Для учета межчастичных корреляций использовано квазихимическое приближение.


ФФ 11-068 “Анализ конформационных свойств полимеров поли винил пироллидон (ПВП) и поли винил спирт (ПВС) на основе метода молекулярной динамикм и статистико-механических расчетов”. Руководитель: доцент Грода Я.Г.; исполнители: профессоро Вихренко В.С., доценты Гапанюк Д.В. и Ширко А.В.
Рассмотрены результаты молекулярно-динамического моделирования поведения поливинилспирта (ПВС) и поливинилпирролидона (ПВП) в водном растворе, отвечающие биологическому времени 100 нс.
Показано, что макромолекула ПВС имеет сферическую форму с радиусом 2.5?2.7 нм, в то время как форма молекулы ПВП близка к эллипсоиду вращения с полуосями 2.0 и 3.5 нм. Определены радиусы инерции макромолекул (1.97 и 2.16 нм, соответственно). 
Установлено, что плоскости отдельных мономерных звеньев практически свободно вращаются вокруг углеродного скелета каждого из полимеров. В то же время угол между углеродной связью в мономере ПВС и связью между мономерами является практически постоянным вдоль полимерной цепи и равным приблизительно 70°.
Оценены коэффициенты диффузии центра масс и вращательной диффузии, которые оказались равными 0.03 нм2/нс и 0.01 рад2/нс для ПВС и 0.008 нм2/нс и 7?10–6 рад2/нс для ПВП, соответственно.


ФФ 13-070 “Экспериментальное и теоретическое исследование объемного и зернограничного ионного переноса в кислород- и литий-проводящей керамике и разработка путей повышения ее электропроводности”. Руковводитель: профессор Вихренко В.С.; исполнители: доценты Грода Я.Г., Бокун Г.С., Гапанюк Д.В., Ласовский Р.Н., Ширко А.В.
В работе на основании микроскопических и полуфеноменологических моделей керамических ионпроводящих материалов, с привлечением уравнений диффузии, электропроводности и Пуассона для взаимосвязи плотности заряда и электрического потенциала сформулированы системы кинетических уравнений, определяющих эволюцию полей концентрации заряженных частиц в неоднородной керамической системе. С учетом граничных условий выполнены вычисления комплексного импеданса ионпроводящих керамик и распределения заряда в системе.
Показано, что при определенных соотношениях между параметрами объема зерен и межзеренных прослоек (коэффициентами диффузии, размерами, химическими емкостями) на диаграммах Нернста возможно существование двух полуокружностей, четко разделяющих вклады объемов зерен и межзеренных прослоек в импеданс системы, либо более сложных кривых, отражающих взаимовлияние объема зерен и прослоек. Показано, что наличие любых пространственных неоднородностей (например, межзеренных границ), приводящих к неоднородному распределению микроскопических энергетических характеристик, приводит к появлению неоднородного распределения плотности заряда и, в конечном итоге, уменьшению коэффициентов электропроводности. 
Разработаны микроскопические и полуфеноменологические модели керамических ионпроводящих материалов и математический аппарат, позволяющий вычислять импеданс электропроводящей керамики в широком диапазоне частот.


ГБ 14-145 «Расчет диффузионных характеристик твердых тел с интенсивным массопереносом при высоких концентрациях мигрирующих частиц и интенсивных межчастичных взаимодействиях».  Руковводитель: профессор Вихренко В.С.; исполнители: доценты Грода Я.Г. и Бокун Г.С., лаборант Дуброва Т.И. 
Рассмотрена модель решеточного флюида с притяжением ближайших соседей на плоской квадратной решетке с блокированными узлами. Выполнено компьютерное моделирование равновесных свойств и диффузионных характеристик данной системы по методу Монте-Карло при различных концентрациях блокированных узлов. Свободная энергия системы представлена в виде суммы энергии базисной системы, определяемой средними потенциалами, и диаграммной части свободной энергии. Первая из этих частей может быть легко факторизована, а вторая допускает разложение в ряд по перенормированным с помощью средних потенциалов функциям Майера. При учете двухузловых членов в указанном разложении предложено квазихимическое приближение (КХП). Отмеченный подход обобщен на случай решеточных систем, обладающих упорядоченной фазой.
Данные моделирования сопоставлены с результатами КХП. Показано, что КХП позволяет получать адекватные полуколичественные результаты для рассматриваемых систем, и на его основе могут быть построены приближения следующих порядков. Также установлено, что в случае системы с отталкиванием между ближайшими соседями наличие заблокированных узлов приводит к тому, что глобальный шахматный порядок на решетке разрушается, и система распадается на отдельные упорядоченные домены.
Развитое квазихимическое приближение уточнено путем учета первой ненулевой диаграммы, представляющей собой простейшую кольцевую диаграмму. Также показана возможность вычисления на основе равновесных параметров системы ее коэффициента кинетической диффузии.
Полученные результаты носят фундаментальный характер и могут использоваться в электронной, оптоэлектронной, химической промышленности при проектировании и создании устройств микро- и оптоэлектроники, электрохимических устройств. Их практическая значимость вытекает из широкого использования твердоэлектролитных систем в различных устройствах по преобразованию и хранению энергии, химических анализаторах веществ и других устройствах, поскольку полученные результаты позволяют более глубоко уяснить физико-химические особенности протекающих в этих материалах процессов.


ГБ 14-149 «Транспортные процессы в микро- и наноструктурированных системах при наличии возмущений в широком диапазоне частот». Руковводитель: профессор Вихренко В.С.; исполнители: доценты Бокун Г.С., Ласовский Р.Н. 
Разработан вариант модификации уравнений Нернста–Планка–Пуассона (НПП) для описания распределения заряда по пространству твердого электролита, в котором химический потенциал рассматривается не как функция, а как функционал поля плотности. При этом в уравнениях переноса появляется градиентная составляющая, вносящая определяющий вклад в области существования двойного слоя. Сформулирована система двух дифференциальных уравнений четвертого порядка для задачи о контакте двух твердотельных фаз, и получено ее аналитическое решение, описывающее немонотонное распределение заряда. При моделировании межзеренных границ рассмотрена система трех контактирующих фаз, описываемая системой трех дифференциальных уравнений четвертого порядка. Проанализированы возможные решения полученных уравнений. Показано, что на границах межзеренного слоя возникают особенности распределения заряда, характерные для двойных электрических слоев. Распределение заряда в межзеренном слое существенно зависит от его ширины, и может иметь структуру с наличием одного или трех экстремумов. Таким образом, в межзеренной области возможно обеднение среды носителями заряда, что приводит к значительному уменьшению электропроводности и увеличению сопротивления керамических образцов. С помощью преобразования Лапласа рассмотрены нестационарные решения уравнений НПП, что позволило найти частотную зависимость активного и реактивного сопротивлений среды в широкой частотной области.
Практическая значимость результатов определяется возможностью использования развитого подхода к решению задач электротранспорта и накопления зарядов в электрохимических системах, таких как электрхимические источники тока и конденсаторы. Результаты представляют интерес для нефтехимической промышленности и топливно-энергетического комплекса.


ГБ 37-11 “Статистическая механика и термодинамика физико- химических систем и динамика механических систем". Руковводитель: профессор Вихренко В.С.; исполнители: доценты Бокун Г.С., Ласовский Р.Н., Грода Я.Г., Бокун Г.С., Хвесько Г.М., Гапанюк Д.В., ассистент Борисевичем С.А.
Рассмотрена модель ствола дерева в виде набора жестких стержней, соединенных упругими шарнирами. Влияние кроны дерева моделируется силой сопротивления, пропорциональной скорости и приложенной к последним стержням модели в соответствии с ее расположением. Для рассматриваемой системы составлена и решена система уравнений Лагранжа второго рода. Рассмотренная модель позволила учесть влияние упругости ствола дерева на силу, воздействующую на схват манипулятора. Рассмотрено несколько вариантов перемещения ствола дерева манипулятором. На движение манипулятора накладывалось кинематическое возбуждение, и рассматривался динамический отклик механической системы. Получены графики зависимости силы воздействия ствола дерева на манипулятор на режиме подъема и после его остановки.
Установлено, что наиболее неблагоприятный режим для манипулятора при мгновенном ускорении в начале движения, перемещении ствола с постоянной скоростью и мгновенным остановом. При таком режиме перемещения, во время перемещения и после останова, на манипулятор воздействует переменная сила с амплитудой, примерно в 5 раз превышающей вес поднимаемого дерева. При подъеме дерева с постоянным ускорением на режиме подъема манипулятор испытывает четырехкратную перегрузку, а после остановки сила становится отрицательной, в три раза превосходящей силу веса дерева, так что манипулятор оказавется подверженным знакопеременным воздействиям. При подъеме дерева по косинусоидальному закону, с плавной остановкой, сила на протяжении подъема и после остановки изменяется незначительно и в наиболее неблагоприятный момент в 1,7 раза превышает вес дерева. Таким образом, на основании рассмотренных в работе режимов, наиболее благоприятный наблюдается при подъеме с плавным разгоном и с плавной остановкой по косинусоидальному закону.
Исследованы реологические свойства древесины березы, пропитанной полиэфирной смолой ПН-1 и фенолоспиртами. По экспериментальным кривым ползучести определены мгновенный и длительный модули упругости, время релаксации. Используя эти реологические характеристики, вычислены коэффициенты вязкости натуральной и модифицированной древесины березы. Реологические показатели модифицированной древесины оказались выше аналогичных показателей натуральной древесины.

Завершенные научные исследования, выполненные по направлению теоретической механики в 2006-2010 гг.

Тема ГБ 26-120 "Разработка методов описания и исследование равновесных и транспортных характеристик наноразмерных и наноструктурированных систем"под руководством профессора Вихренко В.С. выполнялась доцентом Бокуном Г.С., ассистентом Ласовским Р.Н., лаборантом Дубровой Т.И., студентом 5 курса ТТЛП Гмыраком А.С.

Впервые разработан алгоритм моделирования и изучен процесс заряда/разряда интеркаляционного источника тока по методу Монте-Карло; в рамках приближения среднего поля, квазихимического и диаграммного приближений сформулирована система дифференциально-разностных кинетических уравнений эволюции плотности одно- и двухуровневых решеточных флюидов, пригодная для исследования кинетики параметра порядка и фазового расслоения системы; исследована кинетика переходного слоя решеточный газ – решеточная жидкость для систем с притяжением ближайших соседей для одно- и двухуровневых систем; исследована релаксация параметра порядка в одноуровневой системе с отталкиванием ближайших соседей; исследована релаксация параметра порядка в двухуровневой системе; исследованы кинетика наноразмерного структурирования плотности системы при условии, что ее начальное состояние термодинамически неустойчиво.

 

Тема ГБ 26-137 "Теория решеточных систем применительно к исследованию равновесных и кинетических свойств кристаллических и неупорядоченных структур" под руководством проф. Вихренко В.С. выполнялась доцентом Гродой Я.Г., ассистентом Гапанюк Д.В., лаборантом Дубровой Т.И.

Предложено общее статистико-механическое выражение для коэффициента диффузии решеточного флюида на произвольной решетке, учитывающее эффекты пространственной и временной дисперсии. Исследована зависимость коэффициента диффузии от волнового вектора. Разработана теория диффузионных характеристик решеточного газа на динамически и статически неупорядоченных решетках. Предложены аналитические выражения для оценки кинетических коэффициентов диффузии статически и динамически неупорядоченных систем. Изучено влияние размерности и типа неупорядоченности решетки, а также характера межчастичного взаимодействия, на диффузионные свойства решеточного газа. На основе метода неравновесных статистических ансамблей Зубарева получены выражения для определения коэффициентов термодиффузии двухкомпонентного решеточного флюида. Разработана методика определения коэффициентов термодиффузии в двухкомпонентном решеточном флюиде на основе термодинамических и статистико-механических соотношений и компьютерного моделирования по методу Монте-Карло. Исследован процесс внутримолекулярной передаче вибрационной энергии в системе двух хромофоров, азулена и антрацена, соединенных алифатической цепочкой.

 

Тема ГБ 26-138 "Изучение самоорганизации и структурирования в перспективных для применения полимерных системах, разработка новых материалов и методик анализа для нужд нефтехимии, экологии и медицины" под руководством профессора Немцова В.Б. выполнялась доцентом Беловым В.В.

Установлены выражения для восьми коэффициентов вязкости монодоменного образца нематического эластомера и определены времена релаксации ориентационного параметра порядка. Установлено влияние ориентационного параметра порядка на коэффициенты вязкости. Для моделий гибких цепных молекул построена статистическая теория вязкости как для разбавленных растворов полимерных молекул, так и для сетчатых структур, у которых имеются поперечные связи между гибкими молекулами. В связи с наличием больших деформаций исследована их влияние на релаксацию напряжений. Важным результатом является построение нелинейной теории упругости жидкокристаллических полимеров. На основе разработанной статистической теории введен параметр деформированного состояния эластомеров с ориентационным порядком в форме квадратного корня тензора Коши-Грина. Рассчитаны кривые растяжения эластомеров с учетом мягкой моды. В случае изотропного эластомера впервые дано теоретическое описание растяжения эластомера при больших деформациях (кратность растяжения до семи единиц). Впервые установлено влияние параметра порядка, проявляющегося в появлении мягких мод и вид кривых растяжения нематических эластомеров. Дано описание кинетики ориентационного порядка с помощью установленного на строгой основе уравнения Фоккера-Планка. 

 

Тема ГБ 26-143 "Разработка и построение теории механических моделей динамических процессов в макромолекулах с винтовой структурой" под руководством профессора Немцова В.Б. выполнялась доцентом Камлюком А.Н., ассистентом Ширко А.В., лаборантом Волынчук Л.А.

Впервые разработана термодинамическая модель деформирования молекулы ДНК; описаны переходы из стандартной В-формы в S-форму, отвечающую сверхрастянутой молекуле ДНК; исследовано влияние давления на физические свойства молекулы при ее сжатии продольными силами, а также при ее растяжении; изучены пространственные конфигурации кольцевой ДНК и перераспределение энергии изгиба и энергии кручения в зависимости от приложенной внешней нагрузки; установлены значения критических углов закручивания, при которых происходит переход от кольцевой конфигурации молекулы ДНК к первому супервитку; проведен анализ влияние жесткости молекулы ДНК на величину критических углов закручивания; определены амплитудно-частотные характеристики нелинейных поперечных колебаний молекулы ДНК; установлены значения частот, которым соответствуют большие амплитуды колебаний, и проводится анализ возникновения двунитевых разрывов молекулы ДНК на базе разработанной теории; вычислены временные корреляционные функции, определяющие кинетические коэффициенты; проведено статистическое вычисление коэффициентов вязкости упорядоченных фаз молекул ДНК; на основе выражения для тензора коэффициентов вязкости при известных временах релаксации рассчитываются высокочастотные модули упругости упорядоченных фаз молекул ДНК; разработана модель рептационной механики молекулы ДНК при проникновении ее в ядро клетки; изучено влияние флуктуаций изгиба на проникновение ДНК в клетку; исследованы колебания регулярных систем с массами одного и двух типов с последующим анализом их динамики. Разработаны динамические модели молекулы ДНК с массами одного и двух типов; исследовано влияние радиационного излучения на изменение генетической информации организма и интеркаляции лекарственных препаратов в нуклеотидную последовательность ДНК; получена и нелинейная модель ДНК с дискретным распределением масс нулеотидов.

Полученные результаты обладают теоретической значимостью, так как они ориентированы на построение новых механических моделей, описывающих свойства макромолекул с винтовой структурой в особых условиях. Результаты исследований могут быть использованы также при планировании экспериментов в связи с применением макромолекул с винтовой структурой в различных приложениях. Еще одно планируемое приложение теории связано с использованием макромолекул с винтовой структурой в молекулярных компьютерах. Результаты НИР внедрены в учебный процесс УО «БГТУ».

 

Тема ФФ 28-074 "Транспортные свойства решеточного флюида на неупорядоченной решетке" под руководством доцента Гроды Я.Г. выполнялась старшим преподавателем Гапанюком Д.В. и ассистентами Ширко А.В.

Рассмотрены особенности процесса диффузии решеточного флюида на решетках различных типов. Показано, что зависимость транспортных характеристик от размерности системы присутствует лишь в случае статически неупорядоченных систем в виде зависимости энергии активации кинетической диффузии от энергии перколяционного перехода. В тоже время получено, что данная зависимость является достаточно слабой и энергия активации может приниматься равной средней высоте межузельного барьера во всей температурной области за исключением предельно низких температур. Проведен анализ перспектив дальнейшего развития и практического использования полученных результатов.

 

Тема ФФ 27-053 "Разработка моделей компактных структур молекулы ДНК методами теории упругости" под руководством доцента Камлюка А.Н., выполнялась ассистентом Ширко А.В., ассистентом Борисевичем С.А., студентом 5 курса ХТиТ Кошманом В.Л.

Проведены исследования факторов, влияющих на протекание процесса свепхспирализации молекулы ДНК. Построены зависимости топологических и дифференциально-геометрических характеристик молекулы ДНК от угла свивки. Проведен анализ перспектив дальнейшего развития и практического использования полученных результатов.

 

Тема ГБ 53-06 “Статические и динамические свойства механических и физико-химических систем" под руководством профессора Вихренко В.С. выполнялась профессором Немцовым В.Б., доцентом Беловым В.В., доцентом Бокуном Г.С., доцентом Гродой Я.Г., доцентом Камлюком А.Н., доцентом Хвесько Г.М., старшим преподавателем Гапанюком Д.В., ассистентом Ласовским Р.Н., ассистентом Борисевичем С.А.

Выполненное классическое молекулярно-динамическое моделирование релаксации колебательной энергии HOD в тяжелой воде D2O воспроизводит главные особенности предыдущих исследований по методу Ландау–Теллера. Наряду с этим, моделирование позволило оценить вклад вращательных степеней свободы, который был весьма существенным не только в обеспечении эффективного внутримолекулярного канала для депопуляции деформационных колебаний HOD (38 %), но, более того, он оказался доминирующим каналом передачи энергии растворителю (48 %). Сравнение с экспериментально определенными временами релаксации покало, что моделирование правильно воспроизводит пико- и субпикосекундные масштабы времени, причем конкретные числовые значения были получены без какой-либо подгонки параметров потенциалов. Кроме этого, результаты позволяют получить полную картину отклика растворителя на колебательное возбуждение HOD, равно как и роль колебательной предиссоциации в колебательной релаксации. Показано, что возможен либо прямой обмен энергией между колебательными степенями свободы молекулы и ее окружением, либо через вращательные степени свободы.

Произведено математическое моделирование динамики асинхронного двигателя печатной машины romayor 314. Полученные результаты моделирования печатной машины находятся в качественном соответствии с реальной конструкцией. Так, мощность главного двигателя рассматриваемой офсетной печатной машины составляет 3,7 кВт. Учитывая, что машина имеет две печатные секции, суммарные затраты мощности на преодоление сопротивления разделения красочного слоя составляют 1,6 кВт. С учетом гидродинамических эффектов и потерь на трение в подшипниках значение мощности будет близким к номинальному значению. Разработанная модель печатной машины в комплексной среде моделирования обеспечивает стабилизацию скорости печатного цилиндра.

Полученное аналитическое выражение для механической характеристики асинхронного двигателя печатной машины Romayor 314 позволяет быстро выполнять вычисления и, в отличие от численного интегрирования исходных дифференциальных уравнений движения, использовать его в системах управления реального времени. Найдены также и исследованы характеристики затухающих колебаний потокосцеплений и момента двигателя, возникающих при его запуске или изменении режима работы. Полученные результаты справедливы для широкого класса асинхронных двигателей.

Исследована ЛПР с новой кинематической схемой. Исследования показали, что, с точки зрения воздействия на основание и элементы конструкции, ЛПР с предложенной кинематической схемой нагружена в 2–2.5 раза меньше по сравнению с классической ЛПР. Снижение динамических реакций оказывает положительный эффект по снижению энергоемкости, так как уменьшается работа по преодолению полезных сил сопротивления. Применения эллипсографа позволило значительно уменьшить ударные нагрузки, возникающие при изменении направления движения ползуна кривошипно-ползунного механизма от верхней мертвой точки к нижней. Эффективность его применения можно обосновать не только снижением динамической нагруженности лесопильной рамы, но и возможностью непрерывной подачи бревна и обеспечения пиления по наиболее рациональной траектории зубьев.

В работе показано, что использование профессиональных пакетов прикладных программ, таких как Unigraphics NX, и метода конечных элементов позволяет надежно находить распределение напряжений в круглых пилах при различных их конструктивных особенностях и условиях нагружения. Полученные результаты могут быть использованы для сокращения расходов и ускорения темпов проектирования на всех этапах создания изделия, т.к. позволяют быстро и с минимальными затратами ресурсов проанализировать множество возможных вариантов проектируемого изделия.

По сформулированным в работе дифференциальным уравнениям движения выполнено исследование взаимовлияния вращательного и поступательного движений кольца по наклонной поверхности под действием сил трения и установлено, что оба вида движения прекращаются одновременно.

 

Тема ГБ 27-06 “Проблемы молекулярно-статической теории физических свойств и процессов в конденсированных системах" под руководством профессора Немцова В.Б. выполнялась доцентом Беловым В.В., доцентом Камлюком А.Н., ассистентом Борисевичем С.А.

Получены нелинейные интегральные уравнения для унарных и бинарных функций распределения ионной системы в полярном растворителе, из которых устранены все расходимости, связанные с кулоновским взаимодействием между заряженными частицами, а также с взаимодействием заряженных частиц с диполями нейтральной компоненты. Получены выражения для свободной энергии, давления и среднего дипольного момента такой системы. С помощью техники функционального дифференцирования, без использования каких-либо приближений, получена замкнутая система интегральных уравнений для функций распределения жидкости с произвольным взаимодействием между ее частицами. Полученное нелинейное интегральное уравнение для простой жидкости применено в модифицированной форме к системе заряженных частиц. Над уравнением проведено эквивалентное преобразование, в результате которого дальнодействующее кулоновское взаимодействие оказалось замененным экранированным потенциалом дебай-хюккелевского типа, что устранило потенциальные расходимости интегралов.

Впервые установлена связь между коэффициентами диффузии и известными ранее компонентами корреляционных функций потоков числа частиц. Использована асимптотическая оценка бинарной временной корреляционной функции, которая пригодна для описания высокочастотной области (область коротких времен) и области низких частот (области больших времен). Проведена сшивка указанных асимптотик. В частности, построены двухчастичные кинетические функции распределения, которые описывают кинетику относительного движения двух частиц. Оценка этих функций – трудная задача, которая решалась приближенными методами, в частности, путем сшивки асимптотик, записанных в пространстве частот и волновых векторов.

Разработана модель и дифференциально-разностная схема движения стержня, обладающего изгибной и крутильной жесткостью, в трехмерном пространстве. Эта схема использована для прямого численного моделирования падения дерева с гибким стволом в двух- и трехмерном пространствах. Расчеты показали, что использование рассмотренной модели позволяет учесть гибкость и естественную кривизну ствола при падении дерева, его взаимодействие с упругим основанием и лесной машиной, исследовать характер распределения деформаций ствола дерева при его падении и деформации основания.

 

Патентная документация

№ п/п

Объект патентования

Вид документа и номер

Ф.И.О. авторов

1

Штанга токоприемника троллейбуса

Патент РБ № 346

Ставров В. П.

2

Устройство для определения вязких свойств полимеров, наполненных твердыми частицами

Патент РБ № 1257

Ставров В. П.

Спиглазов А. В.

3

Установка для прессования изделий изпластмасс

Патент РБ № 1258

Ставров В. П.

Спиглазов А. В.

4

Устройство для исследования ударного воздействия на материал высокоскоростной струи жидкости или суспензии

Патент РБ № 1267

Сечко А. Э.

Свириденок А. И.

Игнатовский М. И.

Ставров В. П.

5

Труба из термопластичных полимеров, армированных волокнами

Патент РБ № 1322

Ставров В. П.

Карпович О. И.

Гоманькова А. Б.

6

Мельница

Патент РБ № 2755

Левданский А. Э.

Левданский Э. И.

Демедчик И. И.

Радашкевич С. В.

7

Валково–терельчатая мельница

Патент РБ № 3006

Левданский А. Э.

Левданский Э. И.

Демедчик И. И.

Радашкевич С. В.

8

Мельница

Патент РБ № 3010

Левданский А. Э.

Левданский Э. И.

Володько В. С.

Демедчик И. И.

Радашкевич С. В.

9

Центробежная мельница

Патент РБ № 3011

Левданский А. Э.

Володько В. С.

Левданский Э. И.

Демедчик И. И.

Радашкевич С. В.

10

Мельница

Патент РБ № 3054

Левданский А. Э.

Левданский Э. И.

Володько В. С.

Демедчик И. И.

Радашкевич С. В.

11

Пресс-форма для изготовления из полимерных материалов изделий с отверстиями

Патент РБ № 4149

 

Ставров В. П.

Калинка А. Н.

Кошикевич Е. М.

Пушница А. А

12

Мельница

Патент РБ № 4707

Левданский А. Э.

Гарабажиу А. А.

Левданский Э. И.

Левданский С. Э.

13

Пневмосепаратор

Патент РБ № 5061

Левданский А. Э.

Левданский Э. И.

Левданский С. Э.

14

Устройство для дозированной подачи волокнистой композиции в экструдер

Патент РБ №5196

 

Ставров В.П.,

Спиглазов А.В.,

Колос А.А.

15

Профильное изделие из термопластичного полимера, армированного волокнами

Патент РБ №5230

Ставров В.П.,

Наркевич А.Л.

16

Устройство для размотки паковки стеклоровинга с постоянным натяжением

Патент РБ №5379

Ставров В.П.,

Наркевич А.Л.

17

Устройство для растворения материалов

Патент РБ №5876

Левданский А. Э.

Гвоздев В. А.

Левданский Э. И.

Левданский С. Э.

Вилькоцкий А. И.

18

Машина для измельчения материалов

Патент РБ №6222

Левданский А. Э.

Левданский Э. И.

Левданский С. Э.

Вилькоцкий А. И.

19

Штанга токоприемника троллейбуса

Патент РБ №6609

Ставров В. П.

20

Способ изготовления профильных изделий из термопластичных полимеров, однонаправленно армированных непрерывными волокнами.

Патент РБ №6859

Ставров В. П.

Марков А. В.

21

Способ получения армированного волокнами термопластичного материала

Патент РБ №6861

Ставров В. П.

22

Устройство для разделения по крупности полидисперсного материала

Патент РБ №9718

 

Левданский Э. И.

Левданский А. Э.

Чиркун Д. И.

Левданский С. Э.

23

Способ управления процессом сварки слоев термопластичных полимеров

Патент РБ №11037

 

Ставров В. П.,

Карпович О. И.,

Гоманькова А. Б.,

24

Способ определения предела текучести высоконаполненных полимерных композиций

Патент РБ №11398

 

Ставров В. П.

Калинка А. Н.

25

Способ изготовления заготовки или изделия из композиции термопластичного полимера с длинными армирующими волокнами и устройство для его осуществления

Патент РБ №11906

Ставров В. П.,

Шубенкова Е. В.,

Дубовик Д. В.

26

Классификатор

Патент РБ №12381

Левданский Э. И.,

Левданский А. Э.,

Чиркун Д. И.,

Ярмолик С. В.

27

Контейнер для артиллерийского боеприпаса

Патент РБ № 12591

Ставров В. П.,

Гутковская И. С.

28

Гравитационный классификатор

Патент РБ № 12780

 

Левданский А. Э.

Левданский Э. И.

Чиркун Д. И.

Ярмолик С. В.

29

Труба из композиционного материала и способ ее изготовления

Патент РБ № 12813

Ставров В. П.,

Карпович О. И.,

Гоманькова А. Б.,

Наркевич А. Л.

30

Мельница

Патент РБ № 12959

Левданский А. Э.

Левданский Э. И.

Гребенчук П. С.


 Фундаментальные исследования

 

1. Грант ФФ95-016 – Перколяция неньютоновской жидкости в стохастической волокнистой системе (БР ФФИ 1995-1997);

2. Грант Минобразования – Деформативность и прочность анизотропных волокнистых композиционных материалов в вязкотекучем состоянии (Минобразование 1997-1998);

3. Задание 4.13 ГПФИ «Материал» – Моделирование процесса консолидации однонаправленно армированных термопластичных лент при формировании слоистых структур (Минобразование 2003);

4. Задание 4.13 ГПФИ «Материал» – Теоретические и технологические основы формообразования из армированных термопластов изделий с неоднородной структурой (Минобразование 2005).


 

Прикладные исследования

 

1. Задание 1.7 ГНТП «Ресурсосбережение» – Разработать базовые рецептуры и технологию получения производство стеклоармированных литьевых материалов и профилей на основе вторичных полиамидов (ГКНТ 1997);

2. Грант Минобразования – Оптимизация структуры и свойств композиций на основе термопластов и волокон растительного происхождения (Минобразование 2002);

3. Задание 3.11 ГНТП «Ресурсосбережение» – Исследовать технологический процесс получения армированных труб из термопластичных, в т.ч. вторичных материалов, производимых в Беларуси, и выдать рекомендации для их промышленного производства (поисковое) (НИЦ проблем ресурсосбережения НАНБ);

4. Задание 4.03 ГНТП «Ресурсосбережение-2010» – Разработать технологические основы экономически эффективной переработки тканых материалов, извлекаемых их твердых бытовых отходов, в композиции с вторичными полимерами в формованные изделия (поисковое) (ГНПО порошковой металлургии 2008);

5. Задание 1.29 ГППИ «Полимерные материалы и технологии» – Разработка технологических основ структуро- и формообразования изделий из смешанных вторичных термопластов и композиций на их основе (Минобразование 2006-2010);

6. Задание 1.79 ГНТП «Ресурсосбережение-2010» – Разработать технологию получения обвязочных материалов из полимерных композитов на основе отходов термопластов для нужд промышленного и сельскохозяйственного производства (ИММС НАН Беларуси 2008);

7. Задание 1.92 ГНТП «Ресурсосбережение-2010» – Разработать типовые конструкции и технологию и освоить производство формованных изделий из смеси некондиционных отходов термопластичных полимеров (ГНПО порошковой металлургии 2009-2010);

8. Задание 4.23 ГПНИ «Химические технологии, полимеры и материалы» – «Разработка основ высокопроизводительных и энергоэффективных технологий формообразования изделий из стеклоармированного вторичного полиэтилентерефталата» (Минобразование 2011-2013);

9. Задание ГПНИ «Научное обеспечение безопасности и защита от черезвычайных ситуаций» – «Разработать методику и программное обеспечение для оценки (тестирования) железобетонных конструкций каркасных зданий при пожаре в вычислительной среде ANSYS» (Минобразование 2011-2013);

10. ГПНИ «Информатика и космос, научное обеспечение безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций», подпрограмма 8.2 «Научное обеспечение безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций» – «Исследование напряженно-деформированного состояния бетонных элементов конструкций армированных стержнями из традиционных и композитных материалов, находящихся под воздействием неоднородных температурных полей и локальных внешних нагрузок» (Минобразование 2012-2013).


 

Разработки

 

1. Хоздоговор – Исследование материалов, применяемых фирмой «Сoncept 2» в конструкции весел для гребли академической (ОДО «Новые гребные технологии» 2008);

2. Хоздоговор – Разработать конструкцию, технологию изготовления и изготовить опытную партию защитных экранов из композитного материала (ЗАО «Гидродинамика» 1997);

3. Хоздоговор – Разработать технологию, изготовить и испытать партию колец из армированного полипропилена (УП «Автобелтрейд» 2002);

4. Хоздоговор – Разработать средства технологического оснащения и технологию производства изделий из отходов АБС-ПВХ-пленки с включениями пенополиуретана (ОЗАА 2006-2008);

5. Хоздоговор – Разработать технологию и средства технологического оснащения производства изделий из отходов композиции «Элвуд» с тканым и пористым подслоем (ОЗАА 2008);

6. Хоздоговор – Разработать конструкцию цевья из волокнистых композиционных материалов для весла лодки каноэ, технологию изготовления и средства технологического оснащения (ОЗАА 2010);

7. Хоздоговор – Разработать средства технологического оснащения и технологию изготовления круглых профилей из вторичного стеклоармированного полиэтилентерефталата (ООО «Монолит Пласт» 2010-2011);

8. Задание ГКНТ – Разработать методические рекомендации по оценке стоимости заданий научно-технических программ и инновационных проектов (ГКНТ 2010);

9. Хоздоговор – «Разработать средства технологического оснащения и технологию изготовления круглых профилей из вторичного стеклоармированного полиэтилентерефталата» (руководитель проф., д.т.н. Ставров В.П.) (ОАО «Монолитпласт» I-IV кв. 2011 г.);

10. Хоздоговор – «Создание моделей железобетонных элементов конструкций в CAE системе ANSYS, позволяющих производить их оценку по основным критериям огнестойкости» (Средства КИИ МЧС РБ 2012-2013);

11. Хоздоговор – «Провести испытания АБС – 2020-32 и Luran S 777» (ОАО «Осиповичский завод автомобильных агрегатов» 2013).


 

Международные контракты

 

1. Программа ЕК COPERNICUS Контракт NIC 15-CT96-0738 – Новый непрерывный процесс получения волокнистых композитов с термопластичной матрицей (Европейская комиссия 1997-1999);

2. Грант INTAS-00-0268 – Удаление хрупких покрытий водно-капельной струей высокого давления: теоретические и экспериментальные исследования (INTAS 2001-2003);

3. Договор – Изготовить опытную партии длинноволок-нистого литьевого материала ПА-6ДС-20 (ФГУП «Уралтрансмаш» 2002-2003);

4. Соглашение с Hanwha L&C Co Ltd (Республика Корея) – Исследования и разработки материала и технологии для получения непрерывно армированного препрега с термопластичной матрицей (CFTRTP) (Правительство Республики Корея 2010-2012).


 

Перечень разработок кафедры, предлагаемых предприятиям для освоения

 

1. Пултрузионная технология производства армированных термопластов

Технологическое оборудование: дозирующие устройства; шпулярник; экструдер ЧП45; головка пропиточная с калибрующими втулками; устройство тянущее; гранулятор.

Затраты на разработку и освоение, млн. руб.стоимость базового комплекта устройств (кроме экструдера) – 180-250 млн. руб.; затраты на разработку по заданию заказчика – до 60 млн. руб.

Исходные материалы и конечный продукт реализации технологии:

а) Исходные компоненты материалов (сырье): стеклянный ровинг производства ОАО «Полоцк-Стекловолокно»; гранулированный полиэпропилен (ПП) и полиамид-6 (ПА-6), в т.ч. вторичные; ПЭТ – флексы; измельченные ПЭТФ-пленки (упаковки), полибутилентерефталат (ПБТ); другие термопалстичные полимеры.

б) Полуфабрикаты: гранулированные литьевые длинноволокнистые материалы на основе вторичных ПП, ПА-6, ПЭТФ и других полимеров; ленты на основе полипропилена (ПП), вторичного ПА-6, вторичного ПЭТФ; стренги из стеклоармированного вторичного ПЭТФ.

в) Образцы материалов и изделий, полученные на кафедре: изделия, полученные литьем под давлением: колеса, втулки; изделия, полученные намоткой лент: кольца (стропы), сосуды давления; профильные изделия однонаправленно армированные: профили-раскладки из стеклоармированных ПЭТФ, ПА-6, ПП; стержни круглого сечения; изделия гибридной структуры; плоский профиль; профиль Г-образный; трубчатый стержень.

 

2. Технология получения труб из стеклоармированных термопластичных полимеров и армирования сосудов давления

Технологическое оборудование: дозирующие устройства; шпулярник; экструдер ЧП45; головка формующая; устройство калибрующее; устройство тянущее; устройство намоточное; устройство отрезное.

Затраты на разработку и освоение, млн. руб.стоимость базового комплекта устройств (кроме экструдера) – 120-300 млн. руб. (в зависимости от вида изделия и комплектации установки); затраты на разработку по заданию заказчика – до 90 млн. руб.

Исходные материалы и конечный продукт реализации технологии:

а) Исходные компоненты материалов (сырье): стеклоармированные ленты на основе полипропилена, полиамида; гранулированный экструзионный ПП.

б) Полуфабрикаты: труба с продольным армированием и внутренним герметизирующим слоем.

в) Образцы материалов и изделий, полученные на кафедре: труба с окружной намоткой; труба армированная с фланцами.

 

3. Технология прессования предварительно пластицированных термопластичных композиций (пласт-формование, экструзионно-прессовый метод)

Технологическое оборудование: дозирующие устройства; червячный пресс; накопитель; устройство для формования заготовки; оснастка формообразующая; пресс гидравлический.

Затраты на разработку и освоение, млн. руб.: стоимость базового комплекта устройств (кроме экструдера, пресса, средств управления и автоматизации) – 150-300 млн. руб. (в зависимости от номенклатуры изделий, объемов производства и комплектации установки); затраты на разработку по заданию заказчика – до 120 млн. руб.

Исходные материалы и конечный продукт реализации технологии:

а) Исходные компоненты материалов (сырье): гранулированные термопласты: полипропилен (ПП), полиэтилен (ПЭ), АБС-пластик; измельченные вторичные термопласты: ПП, ПЭ высокого давления, АБС-пластик и другие; древесные опилки; льняная костра; льняные волокна; измельченные отходы: ренолит-пленки (РП), АБС-пластика и ПП, АБС-пластика и ПЭ, АБС-ПВХ-пленки, АБС-ПВХ-пленки со слоем пенополиуретана (ППУ), АБС-этамид, ЭА-ПА, АБС-полистирола; смешанных отходов разных термопластов и композиции на их основе.

б) Полуфабрикаты: заготовка расплавленной композиции

в) Образцы материалов и изделий, полученные на кафедре: материалы и изделия на основе термопластичных полимеров с наполнителями (до 50 масс. %): ПП и льняных волокон; ПП и древесных опилок; ПП и льняной костры, в т.ч. с декоративным слоем из ткани; ПП вторичный с льняными волокнами; ПП с древесными опилками; ПЭВД вторичный с льняной кострой; ПЭНД вторичный с льняными волокнами; АБС с древесными опилки со покрытием ПП-пленкой и тканью; из отходов ренолит-пленки; ПП вторичный с льняной кострой; из смеси АБС-ПП, АБС-ПВХ; из смеси АБС-ПВХ-ППУ, из смесей АБС-этамид и этамид-ПА; из смеси АБС-полистирол; из смеси АБС-ПВХ-ППУ с волокнистыми отходами стеклопластика; из смеси АБС-ПВХ с волокнистыми отходами стеклопластика; АБС с волокнистыми отходами стеклопластика; из смеси АБС с ПЭТФ, из смеси более трех термопластов; из отходов многослойных панелей обивки; изделия, в том числе с декоративным слоем нетканого материала: короб из отходов АБС-ПВХ-пленки, из отходов многослойных панелей обивочных; щиток грязезащитный из отходов АБС-ПВХ-пленки; плитка тротуарная; крышка блока цилиндров трактора МТЗ из вторичного длинноволокнистого стеклоармированнного ПА.

 

4. Технология изготовления формованных изделий из текстильных бытовых и полимерных отходов

Технологическое оборудование: дозирующие устройства; червячный пресс; накопитель; устройство формирование заготовки; оснастка формообразующая; пресс гидравлический.

Затраты на разработку и освоение, млн. руб. (Разработана по ГНТП «Ресурсосбережение»): стоимость базового комплекта устройств (кроме экструдера, пресса, средств управления и автоматизации) – 240-360 млн. руб. (в зависимости от номенклатуры изделий, объемов производства и комплектации установки); затраты на разработку по заданию заказчика – до 120 млн руб.

Исходные материалы и конечный продукт реализации технологии:

а) Исходные компоненты материалов (сырье): разволокненные текстильные отходы; измельченные отходы ПП-мешковины; композиция текстильных отходов с отходами ПП-мешковины (50:50).

б) Полуфабрикаты: заготовка расплавленной композиции.

в) Образцы материалов и изделий, полученные на кафедре: материал из композиции текстильных отходов и отходов полипропиленовой мешковины (до 50 масс. %); материалы из композиции текстильных отходов и отходов полипропиленовой мешковины (до 50 масс. %) с покрытиями в виде: древесного шпона, износостойкой эмали, водно-дисперсионной краски; изделия, в том числе с покрытием из нетканого материала.

 

5. Технология переработки в формованные изделия отходов стеклопластика и смешанных термопластичных полимеров

Технологическое оборудование: пресс кривошипный; средства измельчения отходов, выделения и классификации волокнистой фракции; дозирующие устройства; червячный пресс; накопитель; устройство для формирования заготовки; оснастка формообразующая; пресс гидравлический.

Затраты на разработку и освоение, млн. руб.: стоимость базового комплекта устройств (кроме экструдера, прессов, средств управления и автоматизации) – 270-420 млн. руб. (в зависимости от номенклатуры изделий, объемов производства и комплектации установки); затраты на разработку по заданию заказчика – до 150 млн. руб.

Исходные материалы и конечный продукт реализации технологии:

а) Исходные компоненты материалов (сырье): измельченные отходы стеклопластика контактного формования; измельченные отходы смешанных полимерных отходов: (АБС-ПП), АБС-пластика с этамидом (ЭА), ЭА с ПА.

б) Полуфабрикаты: заготовка расплавленной композиции.

в) Образцы материалов и изделий, полученные на кафедре: материалы на основе отходов стеклопластика и смешанных некондиционных отходов термопластичных полимеров (до 50 масс. %): АБС-ПП, АБС-ЭА; АБС+ПЭНД; изделия, в том числе с декоративным покрытием из нетканого материала.

 

6. Технология изготовления стержневых элементов, в том числе с криволинейной осью, из композиционных материалов на основе термореактивных связующих

Технологическое оборудование: пропиточное устройство; намоточное устройство; формующее устройство (криволинейная ось); камера отверждения;

Затраты на разработку и освоение, млн. руб.: стоимость базового комплекта устройств (кроме средств управления и автоматизации) – 240-1250 млн. руб. (в зависимости от номенклатуры изделий, объемов производства и комплектации установки); затраты на разработку по заданию заказчика – от 10 до 50% (в зависимости от объема КД и опытных партий).

Исходные материалы и конечный продукт реализации технологии:

а) Исходные компоненты материалов (сырье): стеклоткани; стеклянные нити, ровинги, ленты и ткани; углеродные нити, ленты, ровинги, ткани; термореактивные связующие: полиэфирные, эпоксидные или иные (в зависимости от условий эксплуатации изделия).

б) Полуфабрикаты: препреги.

в) Образцы материалов и изделий, полученные на кафедре: штанга токоприемника троллейбуса; цевье весла; теннисная ракетка.

 

7. Технология изготовления стержневых элементов, в том числе с криволинейной осью, из композиционных материалов с термопластичной полимерной матрицей

Технологическое оборудование: пултрузионная установка (по непрерывной технологии); устройство намоточное; устройства формующие; устройства отрезное и приемное.

Затраты на разработку и освоение, млн. руб.: стоимость базового комплекта устройств (кроме экструдера) – 180-300 млн. руб. (в зависимости от вида изделия и комплектации установки); затраты на разработку по заданию заказчика – до 150 млн. руб.

Исходные материалы и конечный продукт реализации технологии:

а) Исходные компоненты материалов (сырье): стеклоровинг; ПА-6 вторичный; ПЭТ-флексы; ПБТ и отходы; измельченная ПЭТ-пленка.

б) Полуфабрикаты: ленты на основе: ПП, вторичного ПА-6, вторичного ПЭТФ и ПБТ; стренги на основе вторичного ПЭТФ и ПБТ.

в) Образцы материалов и изделий, полученные на кафедре: изоляторы натяжные; стержни с криволинейной осью.


Основные научные публикации по направлениям:

 

Исследования

1. Обзорные статьи

2. Микромеханика разрушения, прогнозирование деформативности и прочности композиционных материалов

3. Перколяция нелинейно-вязкой жидкости через волокнистую систему

4. Пултрузионная пропитка волокнистых систем полимерными расплавами

5. Формообразование профильных изделий из армированных теормопластов

6. Консолидации термопластичных препрегов

7. Трансформации структуры однонаправленного препрега в процессах формообразования изделий

8. Утилизация волокнистых композиций и смешанных отходов термопластов

9. Вязкое течение, трения и скольжения высоконаполненных термопластичных композиций при формообразовании изделий

10. Энергоэффективные и «щадящие» технологии совмещения волокнистых наполнителей с высоковязкими полимерными расплавами

11. Кристаллизация ПЭТФ в процессах формообразования изделий

12. Методология эффективного применения композиционных материалов в изделиях конструкционного назначения

13. Изделия из полимерных и композиционных материалов как продукт-инновация: затраты на создание,  эффект и риск

 

Разработки

1. Пултрузионная технология пропитки волокнистых наполнителей расплавами термопластичных полимеров

2. Длинноволокнистые литьевые и прессовочные материалы (ДЛМ и ДПМ), ленты, тела вращения

3. Формообразование профильных изделий из армированных термопластов

4. Профили с различной конфигурацией поперечного сечения

5. Трубы из армированных термопластичных материалов

6. Технология экструзионного совмещения компонентов

7. Прессование изделий из предварительно пластицированных термопластичных композиций (пласт-формование)

8. Конструкции из волокнистых композиционных материалов

 

Заявки на патентование

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter