Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0007

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0007
Тематическое направление
Информационно-телекоммуникационные системы
Исполнитель проекта
Общество с ограниченной ответственностью "ФИДЕСИС"
Название доклада
Создание научно-технического задела в области программных средств с использованием технологий высокопроизводительных вычислений для моделирования механических и тепловых режимов специализированных базовых несущих конструкций электронных устройств из перспективных композиционных материалов для космического и авиационного применения
Докладчик
Морозов Евгений Михайлович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель исследования - исследование и разработка комплекса научных/научно- технических решений в области создания программного обеспечения (далее ПО) для моделирования механических и тепловых режимов специализированных несущих конструкций из перспективных композиционных материалов для космического и авиационного применения.
Основной задачей ПНИ является разработка программных средств с использованием технологий высокопроизводительных вычислений для компьютерного моделирования на стадии проектирования базовых несущих конструкций электронных устройств из композиционных материалов.
Для этого необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать методику оценки эффективных характеристик новых типов композиционных материалов, предназначенных для эксплуатации в условиях радиационного воздействия и большого диапазона температур.
2. Разработать адекватные механические модели, учитывающие конечные деформации и позволяющие описывать возникновение и развитие дефекта в элементе конструкции под влиянием радиационных и температурных воздействий.
3. Разработать ПО, позволяющее эффективно проводить моделирование на стадии проектирования новых типов композиционных материалов и элементов конструкций из них, способных работать в условиях немалых деформаций и испытывать радиационные и температурные воздействия.
Актуальность и новизна исследования
Разработка современных базовых несущих конструкций (далее – БНК) РЭА требует учета множества свойств материалов и элементов конструкции, оценить влияние которых на характеристики БНК невозможно без компьютерного моделирования с использованием технологий для высокопроизводительных вычислений.
Программные средства совместного моделирования тепловых и механических режимов работы, позволяющие проверять варианты БНК на соответствие требованиям к механическим и тепловым характеристикам, являются основным инструментом разработчика. Потребность в таких программных средствах особенно велика при использовании новых композиционных материалов, так как типовые решения построения БНК могут оказаться не только малоэффективными, но и недопустимыми при использовании новых материалов.
В настоящее время разработчики РЭА работают в условиях отсутствия специализированных программных продуктов, учитывающих специфику элементов конструкций из композиционных материалов, способных испытывать конечные деформации. Отсутствуют специализированные программные средства и для оценки остаточной прочности такого элемента конструкции в процессе эксплуатации (что не позволяет, в частности, оценить ресурс изделия в условиях невозможности его демонтажа и замены).
Создаваемые в рамках ПНИ программные средства, впервые позволят решить данную задачу.
Описание исследования
  1. Исследовать варианты возможных решений задачи оценки эффективных характеристик композиционных материалов при механических и немеханических воздействиях  и проведена их качественная сравнительная оценка (с целью выявления нелинейных эффектов при учете конечных деформаций)
  2. Обосновать выбор и разработку математической модели, описывающей  оценку эффективных механических и температурных параметров  композиционных материалов при механических и немеханических воздействиях.
  3. Разработать   методику оценки эффективных механических и температурных параметров композиционных материалов.
  4. Разработать алгоритм, реализующий методику оценки механических и температурных параметров композиционных материалов
  5. Разработать прототип ПО на основе алгоритма, реализующего методику оценки эффективных механических и температурных параметров композиционных материалов
  6.  Разработать алгоритм численного моделирования напряженно-деформированного состояния базовых  несущих элементов конструкций.
  7.  Разработать прототип ПО на основе алгоритма численного моделирования напряженно-деформированного состояния базовых  несущих элементов конструкций.
  8.  Верифицировать результаты экспериментальных численных исследований и  валидировать их на основе стендовых испытаний индустриального партнера.
  9. Разработать техническую документацию на прототип ПО, реализующего методику оценки механических и температурных параметров  композиционных материалов 
  10. Разработать «Программу и методику экспериментальных исследований» реализованных прототипов ПО.
  11. Составить планы тестирования и наборы тест-кейсов для верификации разработанных прототипов ПО.
  12. Провести экспериментальные исследования прототипов ПО для оценки  эффективных механических и температурных параметров композиционных материалов
  13. Разработать рекомендации по возможности использования результатов проведенных в рамках ПНИ работ в реальном секторе экономики.
  14. Разработать техническое задание (ТЗ) на основе ПНИ на опытно-конструкторские работы (ОКР) по теме «Создание  программных средств с использованием технологий высокопроизводительных вычислений для моделирования механических и тепловых режимов специализированных базовых несущих конструкций электронных устройств из композиционных материалов для  космического и авиационного применения».
Результаты исследования

Основные ожидаемые результаты:

  1. Создан прототип программного  средства с использованием технологий высокопроизводительных вычислений для компьютерного моделирования на стадии проектирования базовых несущих конструкций электронных устройств  из композиционных материалов для авиационной и космической отраслей.
  2. Разработано ТЗ на ОКР по теме «Разработка программных средств с использованием технологий высокопроизводительных вычислений для моделирования  механических и тепловых режимов специализированных базовых несущих конструкциях электронных устройств из композиционных материалов для  космического и авиационного применения».

Результаты, необходимые для достижения целей ПНИ:

  1. Методика оценки эффективных характеристик новых типов композиционных материалов, предназначенных для эксплуатации в условиях радиационного воздействия и большого диапазона температур.
  2. Адекватные механические модели, учитывающие конечность деформаций и позволяющие описывать возникновение и развитие дефекта в элементе конструкции под влиянием радиационных и температурных воздействий.
  3. Алгоритм, реализующий с использованием технологии высокопроизводительных вычислений и методов конечных и спектральных элементов методику оценки эффективных характеристик новых типов композиционных материалов, предназначенных для эксплуатации в условиях радиационного воздействия и большого диапазона температур.
  4. Алгоритм, реализующий с использованием технологии высокопроизводительных вычислений и методов конечных и спектральных элементов механические модели, учитывающие конечность деформаций и позволяющие описывать возникновение и развитие дефекта в элементе конструкции под влиянием радиационных и температурных воздействий
  5. Рекомендации по реализации результатов ПНИ в реальных секторах экономики.

Коммерциализация продукта также предполагает использование его в качестве плагина для  существующих на мировом рынке CAD и CAE систем.

Практическая значимость исследования
Результаты работы по теме «Разработка программных средств с использованием технологий высокопроизводительных вычислений для моделирования механических и тепловых режимов специализированных базовых несущих конструкциях электронных устройств из композиционных материалов для космического и авиационного применения» могут быть применены при разработке новых типов композиционных материалов и элементов конструкций из них. Данные типы композиционных материалов и элементы конструкций способны работать в условиях немалых деформаций и испытывать радиационные и температурные воздействия.
Разработанный прототип ПО может быть масштабируем (адаптируем) для других отраслей промышленности, в которых невозможен полномасштабный натурный эксперимент (например, атомной). Полученные в результате ПНИ методики могут быть обобщены на случай пористых материалов.
Созданный на основе прототипа ПО программный продукт позволит сократить число натурных экспериментов с использованием дорогостоящего оборудования. В ряде случаев ПО позволит за счет моделирования прочностных характеристик ответственного элемента конструкции по результатам мониторинга в процессе эксплуатации оценить ресурс дорогостоящего изделия при невозможности провести натурный эксперимент.
Постер

Poster_template_IT.ppt