Разработана модель для описания изменений поведения металла в процессе обработки

❋ 4.3

По данным ТАСС за 2023 год металлопотребление в России выросло на 7,4 процента и составило около 35 миллионов тонн. Металлы и сплавы используют во всех сферах машиностроения, в производстве медицинского и нефтегазового оборудования, военной техники, строительной и транспортной индустрии. Чтобы придать нужную форму деталям, повысить их прочность, пластичность и другие характеристики, применяют обработку металлов давлением. Однако нужно задать корректные условия процесса, иначе есть риск снизить качество заготовки. Для этого прогнозируют свойства материала с помощью компьютерного моделирования. Ученые Пермского Политеха разработали модель, которая описывает внутреннюю структуру изделий с применением нового вычислительного подхода. Он ускорит проведение расчетов. В дальнейшем такая модель может быть полезна при решении различных технологических задач изготовления — штамповки, прокатки, волочения, гибки.

ПНИПУ

# детали

# математическая модель

# металл

# обработка металла

В ПНИПУ разработали модель для описания изменений поведения металла в процессе обработки / © Getty Image, Unsplash

Статья опубликована в научном журнале «Вестник ПНИПУ. Механика». Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки в рамках реализации нацпроекта «Наука и университеты».

При обработке металлов давлением существенно перестраивается их структура и, соответственно, меняются свойства. Эффективное математическое описание таких изменений позволит быстрее проектировать изделия с необходимыми характеристиками и снизит риск производства некачественной продукции.

Ученые Пермского Политеха разработали многоуровневую модель для описания процессов, происходящих при обработке металлов давлением. Они предложили новый подход, который позволяет проводить расчеты с меньшим числом повторений алгоритма и ускоряет вычисления.

«Обработка металлов давлением – сложный процесс. Для его описания вместо часто применяемых моделей, которые рассматривают упругие, пластические и вязкие свойства, мы предлагаем эффективную для процессов обработки металлов давлением упругопластическую модель. Она позволяет проводить расчеты с большими временными шагами, благодаря чему можно значительно сократить вычислительные ресурсы при решении прикладных задач», – поясняет Павел Гладких, магистрант второго курса кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ.

«Однако в такой модели есть проблема с неопределенностью выбора переменных, которая может повлиять на точность расчетов. Предложенный нами вычислительный подход позволил физически корректно ее исключить, что дает возможность в полной мере использовать потенциал таких моделей на практике. Алгоритм протестирован для случая деформирования монокристаллического образца алюминия. Он используется, например, в оптике в качестве матрицы для лазерных активных сред, материала окон и элементов для высокоинтенсивного излучения», – комментирует Петр Трусов, профессор кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ, доктор физико-математических наук.

Исследование ученых Пермского Политеха позволит быстро и корректно прогнозировать изменение структуры и свойств металлов при обработке. Это актуально для проектирования функциональных материалов-изделий в более короткие сроки.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.