Проект под руководством заведующей кафедрой вычислительных методов механики деформируемого тела СПбГУ Юлии Григорьевны Прониной получил поддержку Российского научного фонда. В рамках предстоящего исследования универсанты планируют разработать новые теоретические и методологические подходы к оценке эффективных свойств неоднородных материалов.
Оценка эффективных свойств материалов с учетом особенностей их микроструктуры является важным инструментом для разработки и производства высококачественной продукции, оптимизации производственных процессов и создания новых материалов с уникальными характеристиками.
«Даже в металлах и горных породах благодаря воздействию различных нагрузок или химических реакций с течением времени постепенно накапливаются микроповреждения (заметим, что в некоторых задачах характеристика “микро” может на порядки превосходить микрометры). На том этапе, когда микродефекты еще не приводят к разрушению, они уже оказывают влияние на различные свойства материалов: тепло- и электропроводность, упругость, акустические свойства, проницаемость», — отметила Юлия Григорьевна.
В последнее время для прогнозирования свойств широко используется машинное обучение, но оно не дает объяснения наблюдаемых эффектов. Именно теоретический анализ позволяет глубже понять природу взаимосвязей между микроструктурой и свойствами материалов и, в том числе, подсказать направление для численных и экспериментальных исследований. В качестве объектов исследования ученые СПбГУ выбрали матричные композиты с изолированными включениями другой фазы — металлы, сплавы и геологические породы, а также перфорированные, пористые и трещиноватые материалы.
Для решения этой задачи в рамках проекта планируется разработка более экономичных, по сравнению с имеющимися аналогами, схем расчета вклада отдельных дефектов или совокупности дефектов разного масштабного уровня в эффективные свойства материалов. Кроме того, универсанты проведут оценку плотности трещин или включений другой фазы в объеме материала по их следам на поверхности сечений. Полученные результаты позволят проводить мониторинг изменения эффективных свойств материалов в процессе эксплуатации (при увеличении трещиноватости) неразрушающими методами.
С результатами исследований, выполненных под руководством Ю. Г. Прониной, можно познакомиться в статьях: