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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
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