И.Ю. Братухин1, А.Ф. Крячко2, О.В. Шакин3

1 АО «НПП «Сигнал» (Санкт-Петербург, Россия)

2,3 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. Применение стохастических методов для построения топологических особенностей или определения составляющих характеристик в соответствии с видами армирования радиопоглощающих материалов (РПМ) позволяет моделировать их микроструктуры благодаря приблизительному представлению трехмерной матрицей правильных ячеек. Кроме того, такой подход устраняет основную проблему реализации - наличие значительной памяти вычислительной машины и большого числа вычислений вследствие довольно простой декомпозиции предметной области, которая может быть эффективно реализована с использованием технологий параллельных и распределенных вычислений.

Цель. Разработать методику учета топологии РПМ при построении микроуровневых моделей.

Результаты. Рассмотрены методы генерации микроструктуры РПМ и их комбинации. Показано, что многомасштабное моделирование структуры функциональных РПМ может быть осуществлено на основе итеративного применения процедуры маскирования и построения случайных скалярных полей. Предложен метод синтеза случайных переходных слоев микроуровня, который дает возможность рекуррентно моделировать в разных масштабах структуру гетерогенных сред как комбинацию детерминированных элементов с заданными стохастическими переходными слоями между ними. Проведено моделирование микроструктуры РПМ, в результате которого получены частотные зависимости коэффициента отражения.

Практическая значимость. Проведенное моделирование показало, что при применении метода синтеза случайных переходных слоев микроуровня возможно снизить вычислительные затраты благодаря довольно простой доменной декомпозиции, что может быть эффективно реализовано с помощью технологий параллельных и распределенных вычислений.

Братухин И.Ю., Крячко А.Ф., Шакин О.В. Метод синтеза микроуровневых структур радиопоглощающих материалов // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. T. 76. № 12. С. 37–45. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202212-06

1. Любин Дж. Справочник по композиционным материалам. В 2-х книгах / Пер. с англ. А.Б. Геллера, М.М. Гельмонта. М.: Машиностроение. 1988. 448 с. (кн. 1), 584 с. (кн. 2).
2. Дульнев Г., Заричняк Ю. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. Л.: Энергия. 1974. 264 с.
3. Torquato S. Random Heterogeneous Materials. Microstructure and Macroscopic Properties. New-York: Springer. 2002. 556 р.
4. Поклонский Н., Горбачук. Н. Основы импедансной спектроскопии композитов. Минск: БГУ. 2005. 130 с.
5. Шевченко В. Основы физики полимерных композиционных материалов. М.: МГУ. 2010. 99 с.
6. Amdahl G. Validity of the Single Processor Approach to Achieving Large-Scale Computing Capabilities // AFIPS Conference Proceedings. V. 30. P. 483-485.
7. Torquato S. Random Heterogeneous Materials. Microstructure and Macroscopic Properties. New-York: Springer. 2002. 556 р.
8. Шнейдерман Я.А. Новые радиопоглощающие материалы // Зарубежная радиоэлектроника. 1969. № 6. С. 101-124.
9. Майзельс Е.Н., Торгованов В.А. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей // Зарубежная радиоэлектроника. 1972. № 7. С. 204-213.
10. Луцев Л.В., Николайчук Г.А., Петров В.В., Яковлев С.В. Многоцелевые радиопоглощающие материалы на основе магнитных наноструктур: получение, свойства и применение // Нанотехника. 2008. № 2(14). С. 37–42.
11. Кузнецов П.А., Зворыгин Р.Г., Бибиков С.Б. Исследование на атомно-силовом микроскопе кинетики кристаллизации нанокристаллического сплава Fe-Cu-Nb-Si-B и создание на его основе систем электромагнитной защиты // Металлы. 2005. № 6. С. 25-31.
12. Ушаков Н.М., Кособудский И.Д., Юрков Г.Ю., Губин С.П., Запсис К.В., Кочубей В.И., Ульзутуев А.Н. Новые композиционные наноматериалы с управляемыми свойствами для радиотехники и электроники // Радиотехника. 2005. № 10. С. 105-108.
13. Якушенко С.А., Дворников С.В., Крячко А.Ф., Попов Е.А., Забело А.Н. Методика оценки устойчивости сети многоканальной радиосвязи на основе решение задачи Коши для системы матричных уравнений Колмогорова, описывающих ее состояние // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 12(24).