Mathematische Modellierung und Computeranalyse physikalischer Prozesse unterschiedlicher Art in angewandten Problemen
Numerische Modellierung und Softwareentwicklung für Kriechschadenprozesse in Strukturelementen
Die numerische Modellierung von Kriech- und Schadensakkumulationsprozessen in Strukturelementen und Bauelementen, die einer komplexen zyklischen Belastung und Erwärmung ausgesetzt sind, kann mithilfe einer entwickelten Software durchgeführt werden, die FEM-Programme für 2d-, 3d-Probleme und dünne Rotationsschalen enthält. Das Problem der instationären Wärmeausdehnung 3d wird zusätzlich gelöst. Original-Vor- und Nachprozessoren sind verfügbar.
Neuheit und Vorteile. Der entwickelte Ansatz für die zyklische Belastung und Erwärmung unter Kriechschadensbedingungen wurde vorgestellt und in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht. Ein Teil des Projekts wurde mit dem CEGB-Preis (UK) ausgezeichnet. Die entwickelte Software wurde für das Design und die Langzeitfestigkeitsanalyse verschiedener Strukturelemente und Vorrichtungen von Turbinen sowie Raum- und Flugzeugen verwendet.
Ausblick und Perspektiven:
- Entwicklung einer neuen kommerziellen Version von Software
- Gemeinsame Projekte zur Abschätzung der Langzeitfestigkeit von Strukturelementen
Probabilistische Modellierung von Strukturfehlern zur Vorhersage der Zuverlässigkeit von Elementen des Maschinenbaus
Die Arbeit befasst sich mit einem Problem der Entwicklung von Berechnungsmethoden zur Bestimmung der Lebensdauer von Elementen des Maschinenbaus mit zufälligen Materialeigenschaften und Belastungen. Es werden verbesserte Wahrscheinlichkeitsmodelle der Anhäufung von Ermüdungsschäden in den Materialien unter zyklischer Verformung mit endlichen Dehnungsamplituden im Rahmen der Kontinuumsschadensmechanik angeboten. Die geeigneten Modelle berücksichtigen eine zufällige Streuung der Materialermüdungsbeständigkeitseigenschaften zusammen mit dem gleichzeitigen Durchlaufen stochastischer Prozesse der Verschlechterung der Materialeigenschaften, die durch natürliche Alterung verursacht werden. Die Ansätze werden zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeitseigenschaften der Ermüdungsschäden und der Lebensdauer der Maschinenelemente unter Berücksichtigung des Vorhandenseins einer möglichen zufälligen betrieblichen Variation der Eigenschaften des deformierten Zustands entwickelt.
Ausblick und Perspektiven:
- Analyse der Zuverlässigkeit der Elastomermaterialien unter Abschätzung des Einflusses des Selbsterhitzungsprozesses (Modellierung der Selbsterwärmung des Elastomermaterials unter zyklischer Belastung, Analyse der zyklischen Erwärmung von Elastomeren auf ihren Alterungsprozess)
- Entwicklung von Berechnungsansätzen zur Abschätzung der Zuverlässigkeit von Konstruktionsentwürfen unter Berücksichtigung des gleichzeitigen stochastischen Wachstums von Korrosionsdefekten, des chemischen Materialabbaus und der Ansammlung von Prozessermüdung
Biomechanisches computergestütztes Design und Modellierung
Theoretische (d. H. Computeranalyse (CAE)) des Spannungszustands und der Verformung von biologischem Knochengewebe selbst und zusammen mit dem Fixiersystem oder den Implantaten erfordern die Entwicklung komplizierter mathematischer Modelle. Die Hauptherausforderungen hier sind: komplizierte 3D-Geometrie des Knochens; mehrschichtige innere Struktur; krummlinige Orthotropie der Eigenschaften; Nichtlinearität des mechanischen Verhaltens; Identifizierung von Materialeigenschaften für ein lebendes Gewebe; Spezifität der Eigenschaften, Geometrie und Belastungen von Patient zu Patient; und Implementierung neuer bio-neutraler Verbund-, Funktions- und intelligenter Materialien.
Ausblick und Perspektiven:
- die Methoden zur parametrischen Modellierung von Fixationsgeräten und deren Installation auf der Grundlage von Computertomographiedaten, die eine Anpassung an bestimmte klinische Fälle ermöglichen;
Neue rheologische Materialmodelle spiegelten die Heterogenität der Knochenstruktur und die Anisotropie der mechanischen Eigenschaften wider. - automatisierte Softwaresysteme, die auf die allgemeine Verwendung von computergestütztem Design in der medizinischen Praxis durch Mitarbeiter von Kliniken für Orthopädie und Traumatologie ausgerichtet sind
Oleksiy Larin – Direktor des Instituts für Bildung und Wissenschaft in Ingenieurwesen und Physik – Professor, Doktor der technischen Wissenschaften: oleksiy.larin@khpi.edu.ua
Olena Slipchenko – Direktor des Europäischen Zentrums für für Bildung, Wissenschaft und Technologie – Ph.D. in technischen Wissenschaften, Erfahrener Wissenschaftler: Olena.Slipchenko@khpi.edu.ua