Повысить качество металла. Ученые Пермского Политеха разработали модель для описания изменений в процессе его обработки

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 и др.

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

Статья опубликована в научном журнале «Вестник ПНИПУ. Механика» № 4 за 2024 год.

Фото: pxhere.com