Фрактальна масштабно-інваріантна структура часових ієрархій у процесах релаксації та розсіювання енергії в’язко-пружних/капілярно-пористих середовищ. Аналіз ризиків при забезпеченні інформаційної безпеки

Заголовок (англійською): 
The fractal scale-invariant structure of a temporal hierarchy in the relaxation and energy dissipation processes in a visco-elastic/capillary-porous medium
Автор(и): 
Човнюк Ю.В.
Чередніченко П.П.
Москвітіна А.С.
Шишина М.А.
Автор(и) (англ): 
Chоvniuk Y.V.
Cherednichenko P.P.
Moskvitina A.S.
Shyshyna M.O.
Ключові слова (укр): 
фрактальність, масштабно-інваріантна структура, часові ієрархії, процеси, релаксація, післядія, розсіювання енергії, внутрішнє тертя, в’язкопружність, капілярно-пористі середовища
Ключові слова (англ): 
fractality, scale-invariant structure, temporal hierarchies, processes, relaxation, aftereffect, energy dissipation, internal friction, viscoelasticity, capillary-porous medium
Анотація (укр): 
Явища пружної післядії при навантаженнях/ розвантаженнях в’язко-пружних та капілярно-пористих тіл, релаксація напружень у них супроводжується накопиченням і розсіюванням енергії, що слід враховувати у теорії коливань, де також розглядається поведінка матеріалів під дією сили. Пружна післядія й релаксація напружень утворюють немовби протилежні енергетичні процеси. У першому випадку, при постійному навантаженні деформація й робота з плином часу збільшуються, а у другому – при постійній деформації навантаження, а разом з нею й робота (енергія) зменшуються. При дослідженнях щодо розсіювання енергії під час коливань, тобто у межах теорій внутрішнього тертя можна виявити, що одні теорії засновані на залежності тертя від швидкості коливань, інші – від амплітуди. В основу багатьох робіт покладена гіпотеза М.М. Давиденкова, згідно з якою енергія при коливаннях залежить від амплітуди і не залежить від швидкості. Згідно з думкою Є.С. Сорокіна, теорія внутрішнього тертя погано узгоджується з теоріями, котрі описують спадкові властивості матеріалів (в’язко-пружних та капілярно-пористих). Помічена тенденція: чим краще теорія відображає спадкові властивості, тим гірше вона прилаштована для опису енергетичних втрат при коливаннях. У даній роботі зроблена спроба узгодження як безпосередньо цих теорій, так і численних дослідів по руйнуванню матеріалів, які описуються у літературі. Виявляється, що для усунення протиріч слід враховувати наведену у даній роботі залежність зміни деформації тіла з плином часу. Показано, що ієрархія часів, котрі визначають зсувну й об’ємну релаксацію у в’язко-пружних/ капілярно-пористих середовищах, має фрактальну (масштабно-інваріантну) структуру. Помічено, що наявність часової фрактальності полегшує моделювання в’язко-пружних/ капілярно-пористих тіл, приводячи до універсальних релаксаційних функцій досить простого виду. Зокрема, у середовищах з масштабно-інваріантним розподілом релаксаційних характеристик можливий прояв алгебраїчного закону релаксації для в’язко-пружних/ капілярно-пористих матеріалів, що призводить до реологічних моделей та рівнянь стану, які мають похідні дробового порядку.
Анотація (англ): 
The phenomena of elastic aftereffects during loading/unloading of viscoelastic and capillary-porous bodies, relaxation of their stresses is accompanied by the energy accumulation and dissipation to be taken into account in the theory of oscillations which also considers the behavior of materials when the force is applied to them. The elastic aftereffect and stress relaxation forms ostensibly opposite energy processes. In the first case, under constant load deformation, the work increases in course of time, and in the second case, under constant load deformation, the work (energy) decreases. While researching on the energy dissipation in the conditions of oscillations application, i.e. within the frame of internal friction theories, one can find that some theories are based on the dependence of friction on the oscillations’ velocity, other ones establish the dependence of friction on the amplitude. Research papers are based on the hypothesis of M.M. Davydenkov, according to which the energy when subjected to oscillations depends on the amplitude and does not depend on the velocity. According to E.S. Sorokin, the theory of internal friction is poorly consistent with the theories describing the inherited properties of materials (viscoelastic and capillary-porous ones). A tendency is observed: the better a theory reflects hereditary properties, the worse this theory is adapted to describe energy losses due to oscillations.In this paper, an attempt has been made to harmonize both these theories and numerous experiments on the destruction of materials described in the academic literature. It turns out that in order to remove contradictions, it is necessary to take into account the dependence of body deformation changing in the course of time.It is shown that the hierarchy of times determining shear and bulk relaxation in viscoelastic/capillary-porous medium has a fractal (scale-invariant) structure. It was observed that the presence of time fractality eases the modeling of viscoelastic/capillary-porous bodies resulting in the universal relaxation function of a rather simple kind. In particular, for the scale-invariant distribution of relaxation characteristics medium, the application of algebraic relaxation law for viscoelastic/capillary-porous materials is possible: this resulting in rheological models and state equations with the derivatives of fractional order.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2023, номер 110
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2023, number 110
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
21-110_chovniuk_y.v._cherednichenko_p.p._moskvitina_a.s._shyshyna_m.o.pdf
Дата публікації: 
16 Сентябрь 2023
Номер збірника: 
110
Розділ: 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2023, номер 110
Університет автора: 
Kyiv National University of Construction and Architecture 31,Povitroflotskyave., Kyiv, Ukraine, 03037
References: 
  1. Ioffe A.F. O fizike i fizikakh [About physics and physicists]. Leningrad: Nauka, 1977. – P. 244.
  2. Filin A.P. Prikladnaia mekhanika tverdogo deformiruemogo tela [Applied mechanics of solid deformable body]. – Moskva: Nauka, 1975. – V.1. – 832 p.
  3. Davidenkov N.N. Obzor o rasseianii energii pri vibratsiiakh [Energy dissipation during oscillations overview] // Zhurnal technicheskoy fiziki. – 1938. – V. 8. – Iss. 6. – P.11.
  4. Pisarenko G.S., Yakovlev A.P., Matveev V.V. Vibropogloshchaiushchie svoistva konstruktsionnykh materialov: spravochnik [Vibration absorbing properties of construction materials: handbook]. – Kiev: Naukova думка, 1971. – 376 p.
  5. Sorokin Ye. S. K teorii vnutrennego treniia pri kolebaniiakh uprugikh sistem [On the theory of internal friction during oscillations of elastic systems]. – Moskva: Gosudarstvennoe izdatelstvo literatury po stroitelstvu arkhitekture i stroitelnym materialam, 1960. – P. 132.
  6. Kittel Ch., Nait U., Ruderman M. Mekhanika [Mechanics]. - Moskva: Nauka, 1977. – V.1. – 480 p.
  7. Ivanov N.I. Soprotivlenie materialov [Strength of materials]. – Moskva-Leningrad: GNTTL, 1942. – P. 27, 73.
  8. Lodg А. Elastichnye zhidkosti [Elastic liquids]. – М.: Nauka, 1984.
  9. Uilkinson U.L. Neniutonovskie zhidkosti [Non-newtonian liquids]. - М.: Mir, 1984.
  10. Blend D. Teoriia lineinoi viazkouprugosti [Theory of linear viscoelasticity]. М.: Mir, 1965.
  11. Slonimskii G.L. // DAN SSSR. – 1961. – V. 140. - № 2. – P. 343.
  12. Tobolskii A. Svoistva i struktura polimerov [Properties and structure of polymers]. – М.: Himiia, 1964.
  13. Oshbalov P.M., Mirzadzhanzade A.Kh. Mekhanika fizicheskikh protsessov [Mechanics of physical processes]. – М.: MGU, 1976.
  14. Mirzadzhanzade A.Kh., Kovalev A.G., Zaitsev U.V. Osobennosti ekspluatatsii mestorozhdenii anomalnykh neftei [Operational features of anomalous oil fields]. - М.: Nedra, 1972.
  15. Shulman Z.P., Khusid B.M. Nestatsionarnye protsessy konvektivnogo perenosa v nasledstvennykh sredakh [Non-stationary processes of convective transfer in hereditary media]. – Minsk: Nauka i tekhnika, 1983.
  16. Gidrodinamika truboprovodnogo transporta nefti i nefteproduktov [Hydrodynamics of pipeline transportation of oil and oil products]. // A.Kh. Mirzadzhanzade, A.K. Galiamov, V.I. Maron i dr. – М.: Nedra, 1984.
  17. Shlezinger M., Klafter Dzh. // V kn.: Fraktaly v fizike [Fractals in physics]. - М.: Mir, 1988. – P. 552.
  18. Bliumen A., Klafter Dzh., Tsumofen G.// V kn.: Fraktaly v fizike [Fractals in physics]. - М.: Mir, 1988. – P. 561.
  19. Petrov B.N., Krutko P.L. Izvestiia AN SSSR. Tekhnicheskaia kibernetika [Technique cybernetics]. – 1970. - №2. – P. 128.
  20. Rozenvasser E.N., Iusupov R.M. Chuvstvitelnost sistem upravleniia [Sensitivity of guidance systems]. - М.: Nauka, 1981.
  21. Rabotnov U.N. Elementy nasledstvennoi mekhaniki tverdykh tel [Elements of hereditary mechanics of solids]. - М.: Nauka, 1977.
  22. Nigmatullin R.R.// Fizika tverdogo tela [Solid state physics]. - 1985. – V.27. – №5. – P. 1983.
  23. Mirzadzhanzade A.Kh., Ametov I.М. Prognozirovanie promyslovoi effektivnosti metodov teplovogo vozdeistviia na neftianye plasty [Forecasting of field efficiency regarding methods of thermal effect on oil reservoirs]. - М.: Nedra, 1983.
  24. Barenblatt G.I. i dr.// Izvestiia AN SSSR. OTN. – 1957. - №11. – P. 84.
  25. Khimmelblau D. Analiz protsessov statisticheskimi metodami [Analysis of processes using statistical methods]. - М.: Mir, 1973.
  26. Charnyi I.A. Neustanovivsheesia dvizhenie realnoi zhidkosti v trubakh [Unsteady motion of real liquid in pipes]. - М.: Nedra, 1975.
  27. Barenblatt G.I., Enotov V.М., Ryzhik V.М. Teoriia nestatsionarnoi filtratsii zhidkosti i gaza [Theory of non-stationary filtration of liquid and gas]. - М.: Nedra, 1972.