КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 25-19-00785

НазваниеРазработка многоуровневых физически-ориентированных конститутивных моделей для исследования термомеханической обработки многофазных сплавов

Руководитель Трусов Петр Валентинович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" , Пермский край

Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-102 - Механика технологических процессов

Ключевые слова многоуровневые физически-ориентированные конститутивные модели, термомеханическая обработка, многофазные сплавы, алгоритмы, комплекс прикладных программ

Код ГРНТИ29.19.13

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Значительная часть ответственных деталей и конструкций изготавливаются из сплавов методами термомеханической обработки (в особенности – методами интенсивной пластической деформации). Разработка технологий обработки в настоящее время начинается с создания математических моделей («цифровых двойников»). Основным элементом таких моделей являются определяющие соотношения (ОС) (или конститутивные модели (КМ)), описывающие отклик материала. В большинстве работ, посвященных разработке технологических режимов обработки металлов давлением, используются феноменологические ОС. Известно, что физико-механические свойства материалов и эксплуатационные характеристики изделий из них зависят главным образом от их мезо- и микроструктуры. Феноменологические ОС явным образом не учитывают структуру материалов и не позволяют описывать ее эволюцию в процессе деформирования. В последние десятилетия интенсивно ведутся разработки физически-ориентированных многоуровневых КМ (к сожалению, в основном – за рубежом), свободные от указанных недостатков феноменологических ОС. В частности, поскольку физические механизмы деформирования принципиально не отличаются для многих металлов и сплавов, многоуровневые КМ без изменения их структуры и соотношений применимы для анализа широких классов материалов. Авторы проекта имеют более чем 20-летний опыт создания многоуровневых КМ для описания поведения образцов из однофазных моно- и поликристаллов (включая твердые растворы) в различных режимах. Однако в различных отраслях промышленности в подавляющем большинстве случаев используются многокомпонентные и многофазные сплавы (включая различные сорта сталей), отклик которых на термомеханические воздействия существенно отличается от поведения однофазных материалов. В связи с этим в проекте ставится задача развития ранее разработанных многоуровневых КМ для расширения класса материалов, поведение которых смогут описывать модифицированные модели. Для этого предстоит глубоко проанализировать основные физические механизмы, определяющие процессы неупругого деформирования, установить их носители и предложить способы описания рассматриваемых процессов на различных структурно-масштабных уровнях (включая необходимый для решения краевых задач нелинейной механики деформируемого твердого тела уровень представительного макрообъема). На основе этого анализа будет разработана структура, концептуальная и математическая постановка, построена система разрешающих соотношений многоуровневой КМ. Для реализации созданной модели будут разработаны оригинальные эффективные алгоритмы и комплекс программ с использованием параллельных вычислений. Возможности и адекватность разработанной модели предполагается проверить на примерах исследования процессов обработки давлением заготовок из дуплекс-сталей. Для идентификации и верификации созданных моделей будут использованы имеющиеся в литературе экспериментальные данные; при необходимости будут проведены эксперименты в Центре экспериментальной механики ПНИПУ. Опираясь на постоянно ведущемся членами коллектива аналитическом обзоре, можно утверждать, что предлагаемая модель будет обладать значительной научной новизной по сравнению с разрабатываемыми другими коллективами (в том числе – зарубежными) моделями, а также способностью с высокой точностью описывать процессы термомеханической обработки многофазных сплавов (на примере дуплекс-сталей). Разрабатываемая модель будет обладать существенным предсказательным потенциалом и будет применена для оптимизации некоторых существующих технологических процессов с использованием численных экспериментов.

Ожидаемые результаты
Основным результатом выполнение проекта будет создание многоуровневой физически-ориентированной конститутивной модели (КМ), предназначенной для описания процессов обработки пластическим деформированием многофазных сплавов с учетом температурных воздействий. Разработанная КМ позволит описывать интенсивные неупругие деформации, сопровождающие данные процессы существенные изменения дислокационной и зеренной (субзеренной) структуры, ведущие, в свою очередь, к формированию требуемых физико-механических характеристик материалов и эксплуатационных характеристик изделий из них, в частности – за счет создания градиентных зеренных структур. Следует отметить, что модели рассматриваемого класса обладают существенной универсальностью, применимы для широких классов материалов, простых и сложных нагружений и значительных диапазонов воздействий (температур, деформаций и скоростей деформаций). Для реализации КМ будут разработаны эффективные алгоритмы и комплекс программ. Будет осуществлена постановка геометрически и физически нелинейной связанной контактной краевой задачи исследования напряженно-деформированного состояния и эволюции мезо- и микроструктуры при неупругом деформировании заготовок из многофазных материалов, создан комплекс программ для решения поставленных задач, содержащий разработанную КМ. Предполагается решение ряда неизотермических задач обработки давлением многофазных материалов (на примере дуплекс-сталей 02Х25Н7М3, 02Х25Н7М4). Разработанные КМ и комплексы программ предполагается применять для совершенствования существующих и разработки новых технологических режимов обработки пластическим деформированием заготовок из многофазных сплавов с целью повышения эксплуатационных характеристик изделий.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---