Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка теории и эффективных методов для моделирования конструкций из блочных и композиционных материалов

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Продолжительность работ
2009 - 2010, 11 мес.
Бюджетные средства
2,4 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
20.07.2009 - 30.09.2009
В результате выполнения проекта проведено развитие дифференциального и интегрального методов факторизации для исследования дифференциальных, интегральных, функциональных уравнений, возникающих в блочных структурах. Метод учитывает основные физико-механические, геологические, ландшафтные факторы.
Разработан метод построения представления модельных блочных элементов краевых задач.
Получены формулы представления блочных элементов краевой задачи с носителем в виде прямоугольника.
Получены формулы представления блочных элементов краевой задачи с носителем в виде прямоугольного параллелепипеда.
Получены формулы представления блочных элементов краевой задачи с носителем в виде прямоугольной или треугольной пирамиды.
Развернуть
2
01.10.2009 - 15.12.2009
В результате выполнения проекта на втором этапе построены представления блочных элементов краевой задачи с носителем в виде произвольного многогранника.
Построены формулы интегрального представления блочных элементов краевой задачи с носителем в виде полуограниченных элементов.
Обоснованы корректность построения, исследованы свойства и способы использования формул.
Проведен 1 семинар по теме «Интегральный метод факторизации».
Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96, оформлен отчет о патентных исследованиях.
Развернуть
3
01.01.2010 - 31.03.2010
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ОТЧЕТНОМ ЭТАПЕ № 3
Разработка методов сопряжения блочных элементов
государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от 20 июля 2009г. № 02.740.11.5023.


Шифр: «2009-1.5-503-004-006»
Период выполнения этапа 1.01.2010 – 31.03.2010
Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный университет», г. Краснодар
Цель работы Проведение фундаментальных исследований в области создания теории, эффективных алгоритмов для расчета напряженно-деформированного состояния конструкций из блочных и композиционных материалов.
Обеспечение развития устойчивого и эффективного взаимодействия с российскими учеными, работающими за рубежом, закрепление их в российской науке и образовании, использование их опыта, навыков и знаний для развития отечественной системы науки, образования и высоких технологий.

1. Наименование разрабатываемой продукции
• Метод блочного элемента – являющийся альтернативой методу конечного элемента, и позволяющий, в отличие от последнего, учитывать сплошность среды.
• Методы построения блочных элементов с носителями в виде прямоугольников, прямоугольных параллелепипедов, прямоугольных и треугольных пирамид, произвольных многогранников, полуограниченных элементов для краевых задач механики сплошных сред, в том числе термоэлектроупругости, сегнетопьезоматериалов, произвольных анизотропных краевых задач, возникающих в строительстве, биофизике, экологии, материаловедении, нанотехнологиях.
• Способы исследования и решения методом блочного элемента широкого круга линейных и нелинейных краевых задач механики сплошных сред, в том числе термоэлектроупругости, сегнетопьезоматериалов, произвольных анизотропных краевых задач, возникающих в машиностроении, дефектоскопии, строительстве, биофизике, экологии, материаловедении, нанотехнологиях.
• Методы исследования поведения механических объектов, контактирующих со сплошными средами, в экстремальных ситуациях, в том числе при возникновении локализации, бифуркации и резонансов.
• Методы исследования и построения материалов с управляемыми свойствами, армируемых применением многокомпонентных составляющих из термоэлектроупругих, полупроводниковых и наноразмерных материалов.

2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 3 этапе, в том числе:
• Теоретические основы построения методов сопряжения блочных элементов произвольных форм.
• Методы сопряжения блочных элементов в форме прямоугольных параллелепипедов.
• Методы сопряжения блочных элементов в форме прямоугольных параллелепипедов и прямоугольных пирамид.
• Методы сопряжения разноразмерных блочных структур.

2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Для выполнения проекта применяется математический аппарат, разработанный в Кубанском госуниверситете исполнителями государственного контракта. Новый математический аппарат позволяет исследовать дифференциальные уравнения соответствующих краевых задач любого порядка производных, решать интегральные уравнения со сложными, в том числе, сингулярными особенностями в случае высоких производных в дифференциальных уравнениях.
Научные результаты, полученные при выполнении проекта, являются новыми.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
В основе разрабатываемого метода блочного элемента лежит теория блочных структур, сформулированная в Кубанском госуниверситете, и дифференциальный и интегральный методы факторизации, базирующиеся на тонких свойствах топологической алгебры, связанных с автоморфизмом топологических многообразий, разделом математики, не часто используемым в приложениях. Этот математический аппарат позволяет строить представления решений краевых задач для систем дифференциальных уравнений в частных производных в произвольных областях в аналитическом виде. На отчетном этапе разработаны теоретические основы сопряжения блочных элементов произвольной формы. Построены псевдодифференциальные уравнения двумерных, трехмерных и разноразмерных блочных элементов, посредством которых производится учет граничные условия контакта, и тем самым происходит сопряжение блочных элементов различных размерностей и форм.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
При выполнении 3 этапа работы объектов интеллектуальной собственности создано не было.

3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Потребителями результатов фундаментальной части исследования могут быть организации Российской академии наук, образовательные учреждения, научные центры.
Потребителями результатов прикладной части исследования могут быть производители современных функциональных композиционных и наноматериалов, промышленность, медицина, строительные организации, авиационные предприятия и судостроение.

3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Научные результаты, полученные на третьем этапе, послужили основой для нового раздела в курсе лекций «Математическое моделирование экологических, экономических, технологических процессов» (специальности «Прикладная математика и информатика» и «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» факультета компьютерных технологий и прикладной математики), 2 лекций в курсе «Материаловедение и технология производства материалов» (специальность «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» факультета компьютерных технологий и прикладной математики) и лекции в курсе «Основы проектирования и конструирования и детали машин» (специальность «Стандартизация и сертификация» факультета химии и высоких технологий).
  3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
В выполнение проекта принимают участие 4 аспиранта, 4 студента, 5 молодых ученых, которые привлекаются не только к выполнению научных исследователей, но и преподавательской деятельности. Заданные техническим заданием индикаторы и показатели достигнуты.

4. Выводы
Научно-исследовательская работа «Разработка теории и эффективных методов для моделирования конструкций из блочных и композиционных материалов» выполнена в полном объеме, в установленный срок, на высоком научно-техническом уровне и удовлетворяет условиям государственного контракта, технического задания, календарного плана.
Развернуть
4
01.04.2010 - 30.06.2010
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ОТЧЕТНОМ ЭТАПЕ № 4
Применение метода блочных элементов к исследованию конкретных
  краевых задач
государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от 20 июля 2009г. № 02.740.11.5023.


Шифр: «2009-1.5-503-004-006»
Период выполнения этапа 1.04.2010 – 30.06.2010
Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный университет», г. Краснодар
Цель работы Проведение фундаментальных исследований в области создания теории, эффективных алгоритмов для расчета напряженно-деформированного состояния конструкций из блочных и композиционных материалов.
Обеспечение развития устойчивого и эффективного взаимодействия с российскими учеными, работающими за рубежом, закрепление их в российской науке и образовании, использование их опыта, навыков и знаний для развития отечественной системы науки, образования и высоких технологий.

1. Наименование разрабатываемой продукции
• Метод блочного элемента – являющийся альтернативой методу конечного элемента, и позволяющий, в отличие от последнего, учитывать сплошность среды.
• Методы построения блочных элементов с носителями в виде прямоугольников, прямоугольных параллелепипедов, прямоугольных и треугольных пирамид, произвольных многогранников, полуограниченных элементов для краевых задач механики сплошных сред, в том числе термоэлектроупругости, сегнетопьезоматериалов, произвольных анизотропных краевых задач, возникающих в строительстве, биофизике, экологии, материаловедении, нанотехнологиях.
• Способы исследования и решения методом блочного элемента широкого круга линейных и нелинейных краевых задач механики сплошных сред, в том числе термоэлектроупругости, сегнетопьезоматериалов, произвольных анизотропных краевых задач, возникающих в машиностроении, дефектоскопии, строительстве, биофизике, экологии, материаловедении, нанотехнологиях.
• Методы исследования поведения механических объектов, контактирующих со сплошными средами, в экстремальных ситуациях, в том числе при возникновении локализации, бифуркации и резонансов.
• Методы исследования и построения материалов с управляемыми свойствами, армируемых применением многокомпонентных составляющих из термоэлектроупругих, полупроводниковых и наноразмерных материалов.

2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 4 этапе, в том числе:
• Метод математического моделирования механических процессов и явлений с применением блочных элементов.
• Результаты исследования краевых задач, возникающих в механике сплошных сред, в их числе - контактных задач для деформируемых сред сложного блочного строения, полученные с применением метода блочных элементов.
• Результаты исследования краевых задач, возникающих при построении материалов с управляемыми свойствами, армируемых применением многокомпонентных составляющих из термоэлектроупругих, полупроводниковых и наноразмерных материалов, полученные с применением метода блочных элементов.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Для выполнения проекта применяется математический аппарат, разработанный в Кубанском госуниверситете исполнителями государственного контракта. Новый математический аппарат позволяет исследовать дифференциальные уравнения соответствующих краевых задач любого порядка производных, решать интегральные уравнения со сложными, в том числе, сингулярными особенностями в случае высоких производных в дифференциальных уравнениях.
Научные результаты, полученные при выполнении проекта, являются новыми.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
В основе разрабатываемого метода блочного элемента лежит теория блочных структур, сформулированная в Кубанском госуниверситете, и дифференциальный и интегральный методы факторизации, базирующиеся на тонких свойствах топологической алгебры, связанных с автоморфизмом топологических многообразий, разделом математики, не часто используемым в приложениях. Этот математический аппарат позволяет строить представления решений краевых задач для систем дифференциальных уравнений в частных производных в произвольных областях в аналитическом виде. На отчетном этапе метод блочных элементов применен к исследованию конкретных краевых задач: для исследования разломно-блоковых структур геологической среды, и механического поведения комплекса строений с учетом горного рельефа, свойств грунтов и тектоники; для исследования краевых задач, возникающих при построении материалов с управляемыми свойствами, армируемых применением многокомпонентных составляющих из термоэлектроупругих, полупроводниковых и наноразмерных материалов.
  
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
При выполнении 4 этапа работы объектов интеллектуальной собственности создано не было.

3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Потребителями результатов фундаментальной части исследования могут быть организации Российской академии наук, образовательные учреждения, научные центры.
Потребителями результатов прикладной части исследования могут быть производители современных функциональных композиционных и наноматериалов, промышленность, медицина, строительные организации, авиационные предприятия и судостроение.

3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Научные результаты, полученные на третьем этапе, послужили основой для нового раздела в курсе лекций «Математическое моделирование экологических, экономических, технологических процессов» (специальности «Прикладная математика и информатика» и «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» факультета компьютерных технологий и прикладной математики), 2 лекций в курсе «Материаловедение и технология производства материалов» (специальность «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» факультета компьютерных технологий и прикладной математики) и лекции в курсе «Основы проектирования и конструирования и детали машин» (специальность «Стандартизация и сертификация» факультета химии и высоких технологий).
  3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
В выполнение проекта принимают участие 4 аспиранта, 4 студента, 5 молодых ученых, которые привлекаются не только к выполнению научных исследователей, но и преподавательской деятельности. Заданные техническим заданием индикаторы и показатели достигнуты.

4. Выводы
Научно-исследовательская работа «Разработка теории и эффективных методов для моделирования конструкций из блочных и композиционных материалов» выполнена в полном объеме, в установленный срок, на высоком научно-техническом уровне и удовлетворяет условиям государственного контракта, технического задания, календарного плана.

Руководитель работ по проекту
Профессор Е.В.Кириллова
26.05.2010.
М.П.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.5 Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей
Продолжительность работ
2005, 2 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ИГФ СО РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ИНГГ СО РАН
профинансировано
Тема
Разработка и организация производства силовых конструкций из наномодифицированнных композиционных материалов.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 29 мес.
Бюджетные средства
292 млн
Количество заявок
4
Тема
Разработка конструкции и технологии изготовления сверхлегких зеркальных космических антенн из композиционных материалов с высокой размерной стабильностью для межспутниковых систем связи.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 27 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка российских программных комплексов для эффективного проектирования сложных технических конструкций и моделирования реальных процессов с использованием терафлопных вычислительных систем.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
21 млн
Количество заявок
6
Тема
Разработка принципов и методов создания наноструктурированных функциональных полимерных и композиционных полимерных материалов принципиально нового типа для использования в технических устройствах и конструкциях
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
19
Тема
Разработка и экспериментальная валидация программных комплексов дизайна внутренней структуры материалов и покрытий и многоуровневого компьютерного моделирования элементов конструкций из наноструктурных материалов на металлической и керамической основе, совместимых с коммерческими системами проектирования и моделирования
Продолжительность работ
2017 - 2018, 14 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
3