Молодежная научная весна 20. Часть 4

Получаем нужную поверхность (рис. 6).

– У детали есть сквозные отверстия. Операция Удалить грани поможет удалить не нужные части созданной поверхности. На стандартной панели активизируем команду Удалить грани. Выбираем грани, которые нужно удалить (рис. 7).

Рис. 7. Выбор удаляемых граней

Рис. 8. Заготовка для детали

Мы получили заготовку для детали, которая показана на рис. 8.

– Придаем толщину детали. На стандартной панели выбираем ко-

мандуТвердотельноеМоделированиеиПридатьтолщину.

Теперьпошаговопридаемтолщинукаждомуэлементудетали.Для начала выбираем большую окружность, указываем толщину равную 25мм (рис. 9). Выделяем вторую окружность и указываем толщину 15мм. Аналогично для третьей и четвертой грани, указываем толщины соответственно12и10мм.Детальготова(рис. 10).

Рис. 9. Придание толщины детали

131

Рис. 10. Готовая деталь

Этот способ построения 3D модели полезно применять для построения деталей типа тел вращения (валы, крышки, оси, втулки и т. д.) и при использовании операции Выдавливания. Процесс разработки моделей таких деталей значительно облегчается и уменьшаются временные затраты [1].

Список литературы

1.КОМПАС 3D. Проектирование в машиностроении / Е. М. Куд­ рявцев М.: ДМК Пресс, 2009. (Серия «Проектирование»). [Электрон-

ный ресурс]. Режим доступа: :http://www.studentlibrary.ru/book/ ISBN9785940744800.html (дата обращения: 18.02.20).

2.Сайт компании АСКОН [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ascon.ru/products/. Заг. с экрана. (дата обращения: 18.02.20).

Научный руководитель – Н. Н. Матвеева, доцент кафедры математики и черчения Забайкальского государственного университета.

А. М. Аббасов,

студент группы ГД-19-1, горный факультет ЗабГУ

Р. С.-Б. Доржиев,

студент группы ГД-19-1, горный факультет ЗабГУ

Графический редактор Micromine в горном деле

Горнодобывающиепредприятияявляютсясложнымигорнотехническими системами, поэтому рационально переработать и использовать информацию можно, лишь используя компьютерные технологи. Программное обеспечение для решения инфор- мационно-аналитических задач, связанных с эксплуатацией ме-

132

сторождений полезных ископаемых, все более интенсивно используется геологами, маркшейдерами и горными инженерами в виде интегрированных горно-геологических информационных систем (ГГИС) [2].

ГГИС Micromine – многофункциональная модульная гор- но-геологическая информационная система, позволяющая создавать единое геоинформационное пространство на предприятии, т. е. геологическую модель. Micromine имеет широкий функционал выполняющий широкий спектр способствующих операций [1]:

а) осуществление гео-привязки месторождений к координатной сетке;

б) построение из облака точек и линий цифровой модели поверхности (рис. 2);

в) выполнение горно-геологических графиков; г) расчёт прибыли как в целом, так и по деталям с учетом

затрат на обогащение.

При помощи графического редактора Micromine была рассмотрена задача построения контурной модели рудного тела. В начале выполнено построение совокупности контуров рудного тела, выстроенных по рудным интервалам, дающих представление о залегании рудного тела под поверхностью земли. Затем сделано каркасное моделирование на основе контура рудного тела. Далее – блочное моделирование. Это интерполяция каркасной модели (рис. 1) [3].

Рис. 1. Построение контурной модели рудного тела в Micromine

133

Для сравнения редакторов Компас и Micromine построили рельефучастковземнойповерхностивКомпасе(рис. 2).Знакомство и освоение редактора Micromine облегчалось знанием графического редактора Компас. Был сделан анализ учебной и профессиональной информации, связанной с ГГИС Micromine. На данный момент преподавание системы Micromine ведется в более чем 70 % учебных заведениях, включая ЗабГУ, горный факультет с 2019г. Итогом сравнения стал вывод, что программа Micromine наиболее приспособлена для создания рельефа земной поверхности в 3D и решения задач, связанных с деятельностью инженера горного дела. Более глубокое изучение этой программы позволит нам выполнять наиболее профессионально всевозможные графические работы по специальности в будущем.

Рис. 2. Массив поверхности с наземными сооружениями в редакторе Компас с сечением рельефа

134

Список литературы

1.Бесперстов А. С. Моделирование пластовых месторождений при помощи ГГИС MICROMINE / А. С. Бесперстов // Горная промышленность. 2011, № 5. С. 90.

2.ВасильевП. В. Развитиегорно-геологическихинформационных систем / П. В. Васильев // Информационный бюллетень. ГИС ассоциация. 2002 г.

3.Сапронова Н. П.  Геометрия недр: решение геолого-маркшей- дерских задач в среде ГГИС Micromine: лаб. практ. / Н. П. Сапронова, В. В. Мосейкин, Г. С. Федотов. М.: Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2017. 73 с.

Научный руководитель – С. В. Буслаева, доцент кафедры математики и черчения Забайкальского государственного университета.

Л. В. Кульбицкая,

магистрант гр. ХИМм-18, энергетический факультет ЗабГУ

Медленносшивающиеся гидрогелевые композиции полиакриламид-поливиниловый спирт

Добавки полиакриламида в буровые растворы способствуют изменению размеров частиц суспензии, фильтруемости, что позволяет ускорить стадию подготовки скважины к эксплуатации [1]. Полиакриламид (ПАА) – водорастворимый полимер, но в системе ПАА – вода было выявлено нанофазовое разделение типа жидкость – кристалл [2]. Создание полимер-полимерной гидрогелевой композиции с медленной сшивкой представляет собойактуальноенаправлениевхимииитехнологииполимеров. Поливиниловый спирт (ПВС) представляет интерес в качестве органического сшивателя. Наличие у него ОН-группы и –С(=О) NH2 группы у ПАА позволяет рассматривать возможность образования межмолекулярной водородной связи в полимерной композиции. Варьируя содержание нековалентного сшивателя можно подобрать оптимальный состав системы ПАА-ПВС.

Цель работы заключалась в изучении образования композиций на основе полиакриламида, сшитого поливиниловым спиртом.

135

Длядостиженияцелиисследованияпоставленыследующие задачи: получение полимерных композиций на основе ПАА и ПВС при различных содержаниях полимера-сшивателя; изучение морфологии пленочных композиций оптическим методом; определение размера надмолекулярных образований методом спектра мутности; анализ структуры образцов методом инфракрасной спектроскопии.

Исходные полимеры ПАА ([-CH2CHCONH2-]n, лот 130617, Китай)иПВС([-СН2-СН(ОН)-]n,02-1799,Китай)имеютвидбе- лых кристаллических порошков, они не токсичны и горючи. Физические характеристики полимеров приведены в табл. 1.

Таблица 1

Характеристики полиакриламида и поливинилового спирта

Синтез композиции ПАА-ПВС. Необходимую массу по-

рошков каждого из полимеров (табл. 2) взвешивали на весах и смешивали. Готовили водную суспензию объемом 100 мл, медленно нагревали ее до 80 оС при постоянном перемешивании. Далее выдерживали в течение 1 ч для образования гомогенного раствора, который затем охлаждали до 25 оС. В качестве контроля использовали чистый раствор ПАА с концентрацией 5 г/дл.

136

Полимерныеполупрозрачныепленкиполучалиметодомполива растворов на стеклянные подложки. Растворитель испарялся при 25 ºС в течение 24 часов.

Морфологию полимерных пленок исследовали с помощью микроскопа МБС-9 с общим увеличением 98×.

Размер надмолекулярных образований в синтезированных гидрогелевых композициях изучали методом спектра мутности [3] с помощью фотоколориметра КФК-2 и кювет толщиной

10 мм.

ИК-спектры регистрировали спектрометром фирмы

SHIMADZU FTIR-8400S в области 4000–400 см–1, формируя та-

блетки с KBr. С помощью ИК-спектроскопии изучены структуры исследуемых веществ [4]. Относительные интенсивности полос поглощения (п. п.) вычисляли как отношение их длины до нулевойлиниикдлинеп. п. валентныхколебанийкарбонильных (–С=О) групп при 1667 см –1.

Изрис.1видно,чтопоморфологическомутипуобразцы0и 1 относятся к суспензионным внедрения, а образцы 2 и 3 – инверсионным полимер-полимерным системам [5].

Рис. 1. Оптические изображения полимерных пленок на основе ПАА (с = 5 г/дл) и ПВС с содержанием 0; 1; 2 и 3 г/дл, увеличение ´98

137

Все пленки белые матовые с россыпью мелких кристаллов различной формы, без разрывов. Выявлено, что увеличение содержания ПВС в полимерной композиции приводит к укрупнению кристаллов. Следовательно, изменения морфологии пленок происходят, начиная с концентрации ПВС в полимер-полимер- ной системе равной 2 г/дл.

На рис. 2 представлена зависимость –lgD = f (lgl), по тангенсу угла наклона прямой х = –lgD / lgl можно рассчитать размер частиц [3].

Рис. 2. Зависимость логарифма оптической плотности от логарифма длины волны с аппроксимирующими прямыми

Вычисленные величины среднемассового размера надмолекулярных образований (rω) сведены в табл. 3, где R2 – достоверность аппроксимации, х – тангенс угла наклона прямой, a – функция распределения.

Таблица 3

Результаты расчетов размеров надмолекулярных образований

Примечание. Значения х выходят за приемлемый для метода диапазон.

138

Найдено, что надмолекулярные образования композиций 2 и 3 составляют в среднем 60–63 и 111–126 нм соответственно.

На рис. 3 приведены ИК-спектры исследуемых образцов.

Рис. 3. Инфракрасные спектры полимерных пленок на основе ПАА (с = 5 г/дл) и ПВС с содержанием 0; 1; 2 и 3 г/дл

Для ИК-спектра ПАА характерны частоты валентных ν (ОН), ν (NH) связей в области 3 392 см–1, деформационных δ (ОН) и валентных ν (NH) связей в области 3 209 см-1. Наблюда-

139

ются частоты δ NH2, ν (N-C=O) связей в области 1 616–1 564 см–1, νas(C–О–C) в 1 045см-1. Анализ рис. 3 показал, что плечо при 3 210 см–1, обусловленное валентными колебаниями групп NH и ОН, в ИК-спектрах образцов 1, 2 и 3 не регистрируется. Для них наблюдается смещение п. п. в области 3 370–3 410 и 1 080– 1 100 см–1 с увеличением относительной интенсивности (I/I0) за счет взаимодействия функциональных групп полимеров (рис. 4).

Рис. 4. Гистограмма сравнения относительной интенсивности отдельных полос поглощения в инфракрасных спектрах образцов

Изрис.4видно,чтомаксимальныезначенияотносительных интенсивностей полос поглощения регистрируются для образца 2.

Следуетотметить,чтоприхраненииполимерныхрастворов

втечение 14 дней при 25 оС произошло их застудневание. За это время закачанный в скважину полимерный раствор успеет распределиться, попав и в труднодоступные места.

Из проделанной работы можно сделать следующие выводы. Получены полимер-полимерные композиции на основе полиакриламида (5 г/дл) и поливинилового спирта (1–3 г/дл). Показано, что по морфологии полимер-полимерные пленки с содержанием ПВС 2 и 3 г/дл относятся к инверсионному типу. Рассчитано, что среднемассовые радиусы надмолекулярных об-

разований в этих образцах составляют 60–63 и 111–126 нм. Найдено, что наибольшее нековалентное взаимодействие

функциональных групп полимеров имеет место при содержании

вкомпозицииПВС2г/дл.Длядальнейшихисследованийиреко-

140