Групповой углеводородный состав (SARA-состав) — одна из основных характеристик нефти, дающих представление о ее химической природе и определяющих качество получаемых нефтепродуктов. В мировой лабораторной практике данные о групповом углеводородном составе нефтяного сырья используют для оценки его коллоидной стабильности и совместимости с сырой нефтью, реакционной способности в различных процессах конверсии, прогнозирования физических свойств и т.д. Традиционно групповой углеводородный состав определяют в соответствии со стандартными и исследовательскими хроматографическими методиками, существенно различающимися между собой, что зачастую приводит к получению несопоставимых результатов анализа. В данной работе на примере различных нефтяных образцов российского происхождения (товарные нефти разных классов и два нефтепродукта) проведен сравнительный анализ результатов определения группового углеводородного состава, полученных в соответствии с двумя методиками жидкостной адсорбционной хроматографии. С применением стандартной методики ASTM D4124 (метод Б) и исследовательской методики, разработанной АО ВНИИ НП, определены содержания тождественных друг другу углеводородных групп в составе мальтеновой части нефтяных образцов: насыщенных (НУ) и парафино-нафтеновых (ПНУ) углеводородов, нафтеновых ароматических (НАУ) и ароматических (АУ) углеводородов, полярных ароматических (ПАУ) углеводородов и смол (С). Показано, что с увеличением плотности и вязкости нефтяных образцов в их составе понижается содержание менее полярных групп (НУ и ПНУ) и закономерно повышается содержание более полярных (ПАУ и С), а выраженного характера распределения групп НАУ и АУ не наблюдается. Статистическая обработка данных выявила незначимые различия результатов для «тяжелых и вязких» образцов нефти, несмотря на большую погрешность таковых, полученных по исследовательской методике. Получение сопоставимых результатов обосновывает использование обеих методик не только для анализа высококипящих нефтепродуктов, но и для анализа «тяжелых и вязких» образцов нефти.

Для определения макроэлементов в горных породах, почвах и осадках рентгенофлуоресцентным методом использовано три способа пробоподготовки: прессование порошковых проб, сплавление в золото-платиновых тиглях с получением стеклянных дисков, сплавление на графитовых подложках с последующим растиранием плава и прессованием таблетки. Для сплавления в золото-платиновых тиглях использовали готовый флюс Lithium Borate Flux (Chemphys, Китай), содержащий 67 % Li₂B₄O₇, 33 % LiBO₂ и легирующую добавку LiBr. На графитовых подложках пробы сплавляли с порошками тетрабората и метабората лития в соотношении 2:1, высушенными при 600 °C. Оценены случайные погрешности анализа — ошибки пробоподготовки и измерения интенсивности. Показано, что во всех случаях суммарные погрешности не превышают допустимого уровня при проведении массового анализа III категории точности. Для получения градуировочных зависимостей использовали стандартные образцы горных пород, почв, осадков. Приведены метрологические характеристики методик рентгенофлуоресцентного анализа с использованием каждого из трех способов пробоподготовки. Сопоставлены остаточные стандартные отклонения градуировочных зависимостей. Правильность результатов определения макроэлементов проверена путем анализа трех стандартных образцов. Отмечены достоинства и недостатки каждого способа пробоподготовки. Использование самого простого, дешевого и экспрессного способа прессования таблетки из исходного материала возможно только в том случае, если содержание элементов в анализируемых пробах не выходит за пределы диапазона определяемых содержаний данной методики. Способ сплавления в золото-платиновых тиглях требует предварительной информации о химическом составе анализируемой пробы. Способ сплавления на графитовых подложках является более универсальным и не имеет никаких ограничений по составу сплавляемого образца. Показано, что систематические погрешности методики для прессованных таблеток превосходят погрешности методик с использованием второго и третьего способов.

Разработана методика газохроматографического определения микроколичеств O-изобутилметилфосфоната в промышленных выбросах в диапазоне концентраций от 0,5 до 50 мг/м³. Улавливание и концентрирование целевого аналита проводили с помощью аспиратора, прокачивая необходимый объем промышленных выбросов, отбираемых из стволов промышленных дымоходов и газоотводных труб, через пробоотборные трубки. Трубки снаряжали готовыми фильтрующими материалами: два слоя фильтров типа ФПП (фильтрующее полотно Петрянова) диаметром 12 мм, два слоя фильтров, изготовленных из плотного хлопчатобумажного материала «молескин», промытых в этиловом спирте и высушенных на воздухе. Сконцентрированные вещества извлекали из пробоотборных трубок экстрагированием изопропанолом. Для последующего хроматографирования целевое вещество переводили в легколетучий продукт путем метилирования диазометаном с использованием метода, усовершенствованного для получения микроколичеств диалкиловых эфиров метилфосфоновой кислоты (МФК) и ее моноэфиров. Экспериментально доказана высокая эффективность предложенной методики метилирования для получения растворов с низким содержанием примесей как исходных реагентов, так и нецелевых продуктов реакции, что обеспечивает более высокую точность определения. Микропримеси, включая остатки диазометана, удаляли вакуумированием раствора после метилирования в течение 2 – 5 мин. Газовый хроматограф для анализа был оснащен пульсирующим пламенно-фотометрическим детектором, разделение смеси проводили на капиллярной колонке с высокополярной фазой (полиэтиленгликоль). Методика была апробирована при анализе реальных объектов, соответствующим образом аттестована и внедрена в программы экологического контроля и мониторинга.

Контроль температуры ограниченной стенками среды без непосредственного расположения в ней датчиков важен для обеспечения эффективной работы многих устройств и технологических агрегатов (устройств термической обработки, двигателей, реакторов и др.). Однако разработка способа контроля с широкой сферой применения требует автоматизации определения теплофизических свойств материалов стенки и среды без проведения специализированных испытаний, что затруднено в силу индивидуальной специфики каждого объекта. В работе представлены результаты определения теплофизических свойств материалов при косвенном контроле температуры граничащей со стенкой среды. Исследовали сложности, возникающие при автоматизации определения свойств материалов при адаптации моделей сложного теплообмена между средой и стенкой с частично неопределенными свойствами. Использовали упрощенные модели теплообмена, это позволяло представить сигналы моделей в виде приращений относительно начального для периода времени момента и уменьшить влияние несоответствия функциональной формы модели объекту на результаты косвенного контроля. Неизвестные при адаптации модели параметры определяли по ретроспективным данным ограниченной временной области. Показано, что модель может применяться для контроля обобщенной оценки температуры среды рядом с местом контроля температур в стенке с последующим прогнозом последствий варьирования температуры изолированной среды. Работоспособность предложенного подхода продемонстрирована на примере эксперимента по нагреву шамотного кирпича. Полученные результаты могут быть использованы при разработке универсальных методов контроля температуры, применимых для различных объектов.

При исследовании смесей минералов, композитов сложного состава, выборе порошковых катализаторов часто возникают задачи, для решения которых малые массы образцов, применяемые в термогравиметрии, не обеспечивают представительность пробы. Это требует применения других методик анализа, позволяющих использовать навески в десятки раз больше по массе. В работе представлены результаты исследования процесса термолиза пентагидрата сульфата меди (II) термоволюмометрическим методом. При испытаниях герметичный контейнер с анализируемым веществом и термоэлектрическим преобразователем помещали в трубчатую печь. Выделяющийся в процессе термолиза газ через капилляр поступал в барботажную емкость. Для обработки экспериментальных данных использовали программы SoundForge13 и TableCurve 2D. Проанализированы источники погрешности методики термоволюмометрического анализа. Приведены зависимости, которые могут быть применены для повышения ее точности. Выявлено, что показатель повторяемости, полученный в результате оценки повторяемости методики, составляет 3 °C, в диапазоне плотностей выделяющихся газов 1,25 – 1,43 кг/м³ разрешающая способность методики в пересчете на массу вещества — 12 – 13 мкг. Полученные результаты могут быть использованы для определения температур фазовых переходов при исследованиях процессов, протекающих при нагреве минеральных композиций, а также температур реакций разложения веществ. Точность измерений при этом может быть повышена путем тщательной пробоподготовки, снижения скорости нагрева образца и введения поправок в результат измерений на основе полученных зависимостей.

Отмечено, что реакцией несущих элементов конструкций и деталей машин на действующие нагрузки, воздействия физических полей и агрессивных сред является возникновение полей не только напряжений и деформаций, но и повреждений. При этом в зависимости от условий нагружения и среды реализуются различные механизмы накопления повреждений и разрушения, которые обнаруживаются по существенным изменениям в спектрах отклика технических систем на различного рода воздействия. Анализ параметров состояния таких систем путем регистрации спектральных характеристик эксплуатационных процессов позволяет достаточно точно оценить уровень их поврежденности. На базе результатов исследования эксплуатационных состояний технических систем по спектральным диагностическим параметрам предложены подходы к анализу их амплитудно-частотных характеристик как в штатных состояниях, так и при переходе к опасным состояниям вследствие накопления в них эксплуатационных повреждений. При этом сформулированы критерии перехода технических систем из штатных в аварийные и катастрофические состояния при накоплении критических предельных уровней поврежденности. Приведены примеры рассредоточенного образования микротрещин в материале элемента конструкций в процессе циклического деформирования с их развитием в магистральные разрушения, а также примеры анализа динамических состояний по вибрационным спектрам отклика простых и сложных технических систем с возникшей в них трещиной и с наличием дефектов. Показана возможность получения исходной расчетно-экспериментальной информации о параметрах напряженно-деформированного состояния и поврежденности объекта с использованием методов спектрального анализа отклика сложной конструкции на вибрационное воздействие в результате возникновения повреждения ее отдельных элементов. Результаты подобного спектрального анализа могут быть использованы для диагностики и мониторинга условий штатной эксплуатации высоконагруженных объектов техносферы (энергетики, ракетно-космической и авиационной техники) и перехода их состояний в предельные аварийные и катастрофические.

Приведены новые экспериментальные результаты, описывающие процессы деформирования и разрушения композитов с существенной структурной неоднородностью с концентраторами. Предложен масштабный подход к развитию метода корреляции цифровых изображений (КЦИ) при сложных режимах внешних воздействий. Рассмотрен ряд способов фиксации регистрируемых данных при циклических воздействиях. Изложены особенности каждого из представленных способов фиксации данных в зависимости от основной цели исследования на основании статических и циклических испытаний углепластиковых образцов. Представлены рекомендации к использованию опций «analog capture» и «flex capture» программы «vic snap». Рекомендации справедливы для решения задач, связанных с анализом закономерностей деформирования и разрушения объектов со структурной неоднородностью из полимерных композиционных материалов при различных режимах внешнего нагружения. Отражены основные методические особенности, возникающие при работе с бесконтактной оптической видеосистемой VIC-3D и использовании метода корреляции цифровых изображений на полимерных композиционных материалах. Проведено сравнение деформаций на структурном и макроскопическом уровнях. Предложены рекомендации по подбору параметров постобработки при расчете методом КЦИ. Предложен способ снижения краевого эффекта, возникающего при испытаниях образцов с концентратором на одноосное растяжение. Результаты проведенных исследований позволили получить новые экспериментальные данные о процессах развития дефектов и зон макроскопического разрушения в области отверстия, исключающие влияние краевой зоны.

Эксплуатация изделий машиностроения, работающих в условиях интенсивного износа при повышенных скоростях вращения и нагрузках, приводит к их неизбежному износу и значительным потерям металла. Одним из способов получения износостойких поверхностей на изделиях, например, деталей пар трения, является метод микродугового оксидирования (МДО) алюминиевых сплавов. Метод позволяет получать плотные твердые поверхностные износостойкие композиты, основу которых составляют α-Al₂O₃ (корунд) и γ-Al₂O₃. Структура, состав и качество поверхности получаемого МДО-покрытия значительно влияют на эксплуатационные характеристики поверхности изделия. Цель работы — определение влияния пористости (10 и 16 %) и шероховатости поверхности (R_a, равной 2,7 и 0,51 мкм) МДО-композитов на сплаве Д16Т на трибологические свойства и оценка возможности применения МДО-покрытий в парах трения, в том числе в торцевых уплотнениях, в условиях сухого трения. Сравнительные испытания проводились на машине СМТ-1 в условиях сухого трения при удельном давлении в паре трения P = 0,5 МПа; продолжительность опыта — 90 – 91 мин для каждой пары трения. Исследования показали, что во многих парах трения происходили различного вида нарушения (разрушения) целостности покрытия, а также глубокое абразивное изнашивание. Пористость МДО-покрытия в интервале 10 – 16 % при различных значениях шероховатости не влияет на абразивный износ покрытия. Однако пористость 10 % и шероховатость поверхности R_a ≤ 0,51 ± 0,12 мкм предпочтительнее для достижения лучших трибологических характеристик поверхностных МДО-композитов на алюминиевом сплаве Д16Т.

Постановки задач статистического анализа данных, имеющих гамма-распределение, относятся к классической математической статистике. Однако не все они были решены в рамках параметрической статистики. Необходимо заполнить лакуны (как, например, и в случае бета-распределения), поскольку в настоящее время гамма-распределение широко используется в теоретических и прикладных работах. Примером является ГОСТ 11.011–83 «Прикладная статистика. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров гамма-распределения». Стандартное гамма-распределение определяется параметром формы. При переходе к масштабно-сдвиговому семейству добавляются параметры масштаба и сдвига. Рассмотрены семь постановок задач оценивания параметров, поскольку каждый из трех параметров может быть как неизвестным, так и известным. Для каждой из постановок найдены оценки метода моментов и их асимптотические дисперсии. При известном параметре сдвига получены оценки максимального правдоподобия. Одношаговые оценки, асимптотически эквивалентные оценкам максимального правдоподобия, используем при неизвестном параметре сдвига. Наличие погрешностей измерения отражается на точности оценок параметров при применении тех или иных алгоритмов расчетов. В ГОСТ 11.011–83 на основе модели интервальных данных даны правила выбора метода оценивания при неизвестных параметрах формы и масштаба и известном параметре сдвига. При разработке ГОСТ 11.011–83 выявлены проблемы, для решения которых предложены новые с научной точки зрения методы. Новые научные результаты, полученные в ходе решения практической задачи (разработки ГОСТ 11.011–83), привели к созданию новых научных направлений. Речь идет о статистике интервальных данных, а также об одношаговых оценках. К настоящему времени статистика интервальных данных как раздел математической статистики достаточно развита и охватывает все основные области статистических методов. Она является важной составной частью системной нечеткой интервальной математики.