МОСКВА, 10 апреля. /ТАСС/. Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали математическую модель, которая рассчитывает изменение структуры металлов под действием различных температур и сжатия, что позволит предсказывать свойства изделий на их основе. Об этом сообщила пресс-служба вуза.
При изготовлении металлических деталей материал нагревают и деформируют, из-за чего в его структуре происходят изменения. Раньше ученые исследовали их при помощи множества экспериментов, которые требовали времени и финансовых затрат. Авторы работы разработали математическую модель (систему уравнений и программу для их решения), которая учитывает влияние нагрузки на поведение зерен материала и может предсказать, как температура и скорость деформации повлияют на состояние детали.
"Разработка ученых позволит усовершенствовать производство в авиационной, нефтегазовой, строительной и других отраслях промышленности. Новая модель, например, поможет спроектировать более легкие и прочные детали двигателей и будет способствовать ускорению разработки новых сплавов без проведения множества пробных натурных испытаний", - уточнили в вузе.
Оценка каждого зерна
Программа, с помощью которой можно рассчитать свойства металлов, подходит для использования на обычном компьютере, поэтому решением могут пользоваться инженеры на производстве.
"Главное отличие новой модели от существующих заключается в том, что она точнее предсказывает, как именно меняется структура металла при деформации за счет того, что описывает индивидуальное поведение каждого зерна. Также учитывается их "наследственность": когда в материале образуются новые зерна (происходит рекристаллизация), они частично наследуют структурные свойства (например, ориентацию) от старых, а не возникают "случайно", как принимается во многих других моделях. Это важно для более детального предсказания архитектуры материала и, как следствие, прочности всего изделия", - пояснил Дмитрий Безверхий, младший научный сотрудник Лаборатории многоуровневого моделирования конструкционных и функциональных материалов ПНИПУ, которого цитирует пресс-служба университета.
Авторы протестировали модель на образцах меди. Результаты экспериментов соответствуют натурным испытаниям, сообщили в вузе. Выводы ученых опубликованы в журнале Russian Physics Journal.
"Предложенный способ математического описания позволит создавать металлы с заданными свойствами. Например, если нужно сделать авиационный сплав, который выдержит экстремальные режимы работы, модель подскажет способ его обработки и параметры, чтобы получить необходимую структуру", - считает заведующий лабораторией многоуровневого моделирования конструкционных и функциональных материалов ПНИПУ Никита Кондратьев, чьи слова приводятся в сообщении.