Разработка Пермского Политеха позволит заменить дорогостоящие эксперименты на численное моделирование
Если заглянуть внутрь любой конструкции из сплава или металла, можно заметить, что материал состоит из кристаллитов — зерен, субзерен, фрагментов, обладающих той или иной мезо- и микроструктурой. Как правило, по параметрам структуры кристаллитов можно сделать выводы о свойствах материала, с которым мы имеем дело. Изменяя мезо- и микроструктуру кристаллитов, можно влиять на физико-механические свойства всех металлов и сплавов, а именно на пластичность, прочность, коррозийную стойкость, электромагнитные и другие характеристики. Ученые Пермского Политеха разработали трехуровневую математическую модель, которая способна детально описывать физические механизмы деформирования материалов на различных структурно-масштабных уровнях, изменение их структуры при произвольном деформировании. Эта модель может быть использована для совершенствования существующих и разработки новых технологических процессов металлообработки.
Исследование опубликовано в высокорейтинговом журнале Materials 2022. Значительная часть деталей и конструкций, используемых в аэрокосмической, машиностроительной и других отраслях изготавливается пластическим деформированием заготовок из металлов и сплавов. Обычно для описания деформирования материалов требуется проведение дорогостоящих экспериментов.
При этом наиболее часто используемых механических испытаний недостаточно для описания эволюции структуры материала, а следовательно, прогнозировать физико-механические свойства и эксплуатационные характеристики готовых изделий становится невозможно. По словам политехников, предложенная ими модель опирается на прямое описание физических механизмов неупругого деформирования, эволюции структуры, формулировку физически обоснованных законов упрочнения.
Кристаллические решетки обладают рядом специфических особенностей, которые проявляются в различном характере эволюции дефектов. При механической обработке решетка может накапливать большое число дефектов, что может приводить как к ухудшению рабочих характеристик деталей, так и к увеличению прочности материалов и изделий из них, все зависит от режимов термомеханической обработки.
«Нами, в частности, были исследованы образцы поликристаллов из меди и латуни, оба имеют гранецентрированную кубическую решетку. Модель применили для описания процессов монотонного (растяжения) и циклического (со сменой знака нагружения) в условиях простого и сложного деформирования. Показано, что материалы с низкой энергией дефекта упаковки при ряде нагружений демонстрируют более высокие показатели упрочнения по сравнению с материалами с относительно высокой энергией дефекта упаковки», — сообщил профессор кафедры математического моделирования систем и процессов Петр Трусов.
«Полученные с использованием модели результаты численных экспериментов обнаруживают удовлетворительное соответствие известным экспериментальным данным, что свидетельствует о ее применимости для рассмотрения реальных технологических процессов», — поделился младший научный сотрудник кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» Дмитрий Грибов. Разработка будет перспективна для внедрения в авиационной, нефтегазовой и других сферах машиностроения, считают ученые.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно