Ученые кафедры «Математика и моделирование» Физико-технического института СГТУ имени Гагарина Ю.А. создали новый метод оптимизации адгезионных соединений и на его основе разработали уникальную компьютерную программу, которая может быть востребована в автомобилестроении, авиастроении, медицине, биомедицинской инженерии, в сфере наноэлектроники и при проектировании приборов навигации. Аналогов в России пока нет.
Математическая разработка ученых СГТУ многофункциональна. Ее могут использовать предприятия, занимающиеся проектированием и производством автомобилей, самолетов, созданием медицинских приборов. Применение данной программы позволит инженерам проектировать конструкции с повышенной прочностью и улучшенными характеристиками, а также минимизировать пиковые напряжения в многослойных композитных соединениях и увеличить долговечность конструкций.
Эта компьютерная программа реализует алгоритм, основанный на комбинации методов топологической оптимизации и методе конечных элементов. Алгоритм оптимизации заключается в распределении материала в некоторой области конструкций, которые соединены между собой при определенных нагрузках и условиях закрепления, и использует методы математического программирования и искусственного интеллекта. Как показали полученные результаты, выигрыш от оптимизации составил 20%.
«Сегодня в большинстве конструкций авиакосмической техники, таких как, например, силовые корпусные конструкции ракет-носителей, разгонные блоки, космические аппараты, головные обтекатели; конструкций приборостроения, транспорта; опорно-двигательного аппарата человека широко используются клеевые соединения элементов, в том числе композитных. Однако в таких конструкциях в местах соединения при действии нагрузок возникают напряжения, приводящие к образованию трещин. Это влечет за собой разрушение, как самого соединения, так и конструкции. Поэтому наша задача была оптимизировать адгезионные соединения для конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам любого типа», – рассказывает докторант кафедры «Математика и моделирование», кандидат физико-математических наук Татьяна Яковлева.
По данной теме опубликована статья в высокорейтинговом журнале «Computation» международного издательства MDPI. Ее авторы: аспирант кафедры Павел Дунченкин, инженер-исследователь НОЦ «Математическое и компьютерное моделирование» Вероника Черекаева, доцент кафедры Татьяна Яковлева, профессор кафедры ПМиСА, д.ф.-м.н. Антон Крысько.
Многолетний симбиоз молодого инженера-исследователя, аспиранта, докторанта и ведущего профессора, существующий на кафедре «Математика и моделирование» дает возможность проводить передовые исследования, получать новые прорывные научные достижения, публиковаться в престижных международных журналах квартиля Q1 и Q2. Научные исследования проведены при поддержке молодежного гранта РНФ № 22-71-10083.
Справка:
Журнал «Computation» – международный журнал с открытым доступом, посвященный таким направлениям, как прикладная и вычислительная математика, моделирование и визуализация, теоретическая информатика и ее практическое приложение. Журнал индексируется в базах Scopus, Web of Science и входит в квартиль Q2. Международное издательство MDPI издает более 98 журналов, которые считаются наиболее влиятельными в своих областях.
