Разработан новый подход моделирования процессов необратимого пластического деформирования, учитывающий редкие физические явления
Механики Института проблем машиноведения РАН и СПбГУ создали новую теорию, позволяющую моделировать процесс упругопластического деформирования металлов при ударном нагружении. Созданная модель, в отличие от аналогов, позволяет объяснить такие особенности диаграммы динамического деформирования, как ее нестабильный, резко изменяющийся характер, в том числе, смену ее поведения с монотонного на немонотонное, что может выражаться, например, в появлении так называемого «зуба текучести», а также в термическом разупрочнении.
В основе модели лежит предложенный членом-корреспондентом РАН Ю. В. Петровым новый подход, базирующийся на идее прямого учета характерных времен внутренних релаксационных процессов, сопровождающих необратимое деформирование и разрушение материалов. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Engineering Science.
Изучение процесса деформирования материалов — важная задача при проектировании и изготовлении различных деталей. Производителям важно знать предельные возможности деформирования металлов для вычисления предельных сроков эксплуатации, а также технических характеристик изделий. В настоящее время численное моделирование является одним из наиболее распространённых способов изучения реакции силовых элементов или всей конструкции в целом на различные виды внешних воздействий. То есть создаются цифровые двойники, например автомобилей, самолетов, станков или других объектов, на которых и рассчитываются предельные деформационные характеристики разрабатываемых изделий.
Сегодня для описания реологии материала в инженерной практике в основном используется модель Джонсона-Кука, которая позволяет достаточно точно рассчитывать диаграмму деформирования в зависимости от скорости нагружения и температуры. Однако, эта модель в принципе не учитывает такое явление, как «зуб текучести», а также в силу мультипликативного учета различных факторов, в частности температуры, она не может описать наблюдаемое в экспериментах явление температурного размягчения.
Также в последнее время широкое распространение получили нейросетевые модели, построенные на базе методов машинного обучения. Такого рода модели позволяют достаточно точно описывать и предсказывать диаграммы деформирования, однако, область их применимости сильно ограничена диапазоном набора экспериментальных данных, который использовался при обучении. Также стоит отметить наличие большого числа модельных параметров, у которых в силу описательной природы самой модели полностью отсутствует физический смысл.
«Если рассмотреть, например, такое явление как «зуб текучести» — резкое, скачкообразное падение уровня напряжений при переходе от упругого деформирования к пластическому, то можно отметить, что оно экспериментально наблюдается далеко не всегда и не со всеми материалами, поэтому многие существующие модели его попросту не учитывают.
Напротив, наш метод, в основе которого лежит открытый профессором Петровым и исследуемый его научной группой единый временной механизм процессов пластического деформирования как при пороговых нагрузках, так и перегрузках образцов, позволяет предсказывать условия возникновения эффектов немонотонного поведения и зуба текучести для разных материалов. Таким образом, нам удалось разработать модель, которая автоматически учитывает это явление. Предполагается, что в дальнейшем она может быть успешно внедрена в конечно элементную численную схему», — рассказал старший научный сотрудник ИПМаш РАН, доцент СПбГУ Григорий Волков.
Созданная модель позволяет отслеживать каждый шаг численного моделирования и была протестирована на ряде металлов, например, сталь HSLA-65, композит на основе вольфрама 3W-4.9Ni-2.1Fe и титановый сплав Ti-6Al-4V. Модель является полностью отечественной разработкой, которая может быть использована в целях импортозамещения. По словам разработчиков, модель в будущем может быть интегрирована в используемые в производстве программы для численного моделирования.
Работа выполнена лабораторией «Динамика и экстремальные характеристики перспективных наноструктурированных материалов» СПбГУ, созданной по программе мегагрантов правительства России.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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