Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программно-вычислительного комплекса для компьютерного моделирования новых материалов на основе РЗМ и оценки их прочностных свойств в условиях сверхвысоких нагрузок.

Докладчик: Обходский Артем Викторович

Должность: доцент кафедры, канд. техн. наук

Цель проекта:
1. Программно-вычислительный комплекс для компьютерного моделирования новых материалов на основе РЗМ и оценки их прочностных свойств в условиях сверхвысоких нагрузок позволит проектировать сплавы с выдающимися техническими характеристиками и сократить издержки на проведение дорогостоящих экспериментальных исследований. 2. Создание комплекса научно-технических решений в области разработки методов и алгоритмов, обеспечивающих повышение эффективности научных исследований материалов на основе редкоземельных металлов посредством компьютерного моделирования их структуры и свойств на базе масштабируемой ГРИД-сети персональных компьютеров.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения ПНИЭР будут разработаны: компьютерные модели, обеспечивающие оптимизационное моделирование структуры материала, анализ и исследование физико-химических свойств, элементного и функционального состава сплавов и лигатур на основе РЗМ; научно-технические основы для создания программного комплекса (ПК) моделирования материалов на основе РЗМ и модельного анализа их характеристик в условиях сверхвысоких температурных нагрузок; алгоритмы, база данных и программное обеспечение, обеспечивающие в совокупности процесс проектирования структуры материала и исследования его характеристик.
Экспериментальный образец программного комплекса будет включать: клиентское приложение, с помощью которого будет осуществляться доступ к модельным описаниям отдельных материалов, расчет и визуализация структуры материала; базу данных для хранения модельных описаний материалов и регламентированного централизованного доступа к исходным данным и результатам моделирования. Преимущество разрабатываемого ПК будет состоять в возможности проведения полного цикла модельных исследований с поддержкой принятия решений по количественному составу компонентов и структуре создаваемого сплава на основе РЗМ по требуемым техническим характеристикам материала.
Для повышения эффективности процесса моделирования и увеличения скорости вычислений в функционал программного комплекса будут заложены отдельные решения (алгоритмы и интерфейсы) для его интегрирования в единое информационное пространство распределенной вычислительной GRID-сети на базе персональных компьютеров.
Решение проблемы создания инструментария для автоматизации проектирования и исследования структуры новых материалов на основе РЗМ возможно в рамках предлагаемого проекта ПНИЭР путем решения следующих задач:
- проведение патентных исследований для определения направления создания нового программно комплекса;
- разработка комплексной математической модели многокомпонентного сплава легированного редкоземельными металлами (РЗМ), включающей описание его структуры, физико-химических свойств, элементного и функционального состава;
- разработка архитектуры, алгоритмического и информационного обеспечения программно-вычислительного комплекса для компьютерного моделирования новых материалов на основе РЗМ и требований к условиям моделирования;
- разработка и программная реализация экспериментального образца программного комплекса и программной документации;
- испытание программно комплекса (ПК) и подтверждение достоверности модельных расчетов и исследований, выполняемых с его помощью;
- разработка предложений по созданию опытного образца ПК с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера;
- разработка проекта технического задания на проведение ОКР по теме: «СПрограммный комплекс моделирования сплавов и лигатур на основе РЗМ».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты теоретических и экспериментальных исследований проекта ПНИЭР будут применяться при создании новых и повышении эффективности существующих подходов к проектированию высокотехнологичных материалов на основе РЗМ с высоким уровнем служебных характеристик, которые в свою очередь могут применяться для производства новых изделий и узлов перспективной техники различного назначения (автомобилестроение, авиастроение, судостроение, производство ракетной и космической техники, транспортное и энергетическое машиностроение, атомная промышленность).
Разрабатываемая программная документация на экспериментальный образец ПВК и техническое задание на выполнение ОКР по теме: «Разработка программного комплекса для компьютерного моделирования новых материалов на основе РЗМ и оценки их прочностных свойств в условиях сверхвысоких нагрузок» будут применяться для создания полнофункционального программного продукта на базе организации индустриального партнера и его дальнейшего внедрения на предприятиях реального сектора экономики.
К потенциальным потребителям ПК могут быть отнесены предприятия авиационно-космической и оборонной промышленностей, черной и цветной металлургии автомобилестроения, судостроения, производства ракетной и космической техники, транспортного и энергетического машиностроения, атомной промышленности заинтересованные в разработке, поставке и применении материалов и лигатур на основе РЗМ.
Индустриальным партнером (ИП) участника конкурса является Общество с ограниченной ответственностью «Дипос», г. Томск. Основным направлением деятельности организации ИП является разработка, модернизация и внедрение информационно-телекоммуникационных систем, прикладного программного обеспечения и комплексных АСУ на промышленных производствах. Результаты ПНИЭР будут использоваться организацией ИП при выполнении проектов по созданию информационно-аналитических систем научно-исследовательских центров и промышленных предприятий, а также для развития и коммерческой реализации программных продуктов.

Текущие результаты проекта:
За время реализации проекта ПНИЭР были определены направления для проведения исследований, проведены патентные исследования, определены требования к характеристикам и функциям разрабатываемого ПК. Проведен анализ существующих решений и выбраны базовые технологии для создания ПК компьютерного моделирования новых материалов на основе РЗМ и оценки их прочностных свойств в условиях сверхвысоких нагрузок.