Математичне моделювання та комп’ютерний аналіз фізичних процесів різної природи в прикладних задачах
Чисельне моделювання та розробка програмного забезпечення для процесів пошкоджуваності у структурних елементах при повзучості, втомі тощо
Чисельне моделювання процесів накопичення повзучості та пошкодженнь в конструктивних елементах та пристроях, які піддаються комплексній дії циклічного навантаження та нагрівання, може бути здійснено за допомогою розробленого програмного забезпечення, що включає програми FEM для 2d, 3d задач та тонких оболонок обертання. Нестаціонарна проблема розширення тепла 3d вирішується додатково. Доступні оригінальні до- та постпроцесори.
Новизна та переваги. Розроблений підхід для циклічного навантаження та нагрівання в умовах повзучого пошкодження представлений та опублікований у наукових журналах. Одну частину проекту було нагороджено премією CEGB (Великобританія). Розроблене програмне забезпечення було використано для проектування та довгострокового аналізу міцності різних конструктивних елементів та пристроїв турбін, а також космічних та літальних апаратів.
Перспективи:
- Розробка нової комерційної версії програмного забезпечення
- Спільні проекти, спрямовані на оцінку довгострокової міцності елементів конструкції
Імовірнісне моделювання в задачі оцінки міцності та прогнозування надійності елементів машинобудування
У роботі розглядається проблема розвитку обчислювальних методів визначення строків експлуатації елементів машинобудування із випадковими характеристиками матеріалу та навантаженням. Запропоновано вдосконалені ймовірнісні моделі накопичення пошкоджень в матеріалах при циклічній деформації з кінцевими амплітудами деформацій в рамках континууму механіки пошкодження. Відповідні моделі враховують випадковий розкид характеристик втомної стійкості матеріалу, поряд з одночасним проходженням стохастичних процесів погіршення властивостей матеріалу, спричинених природним старінням. Розроблено підходи для визначення ймовірних характеристик втомних пошкоджень елементів машин та терміну служби з урахуванням наявності можливих випадкових робочих змін характеристик деформованого стану.
Перспективи:
- Аналіз надійності еластомерних матеріалів, що підлягає оцінці впливу процесу самонагрівання (моделювання самонагрівання еластомерного матеріалу при циклічному навантаженні, аналіз циклічного нагрівання еластомерів на процес їх старіння)
- Розробка обчислювальних підходів для оцінки надійності інженерних конструкцій з урахуванням одночасного корозійного дефекту, стохастичного зростання, хімічної деградації матеріалу та накопичення процесу втоми
Комп’ютерне моделювання та аналіз в задачах біомеханіки
Теоретичний (тобто комп’ютерний аналіз (CAE)) напруженого стану та деформації біологічних кісткових тканин, разом із системою фіксації або імплантатами вимагають розробки складних математичних моделей. Основними проблемами тут є: складна тривимірна геометрія кістки; багатошарова внутрішня структура; криволінійна ортотропія властивостей; нелінійність механічної поведінки; виявлення властивостей матеріалу для живої тканини; специфічність властивостей, геометрії та навантажень пацієнта; та впровадження нових біонейтральних композитних, функціональних та розумних матеріалів.
Перспективи
- методи параметричного моделювання фіксуючих пристроїв та їх встановлення на основі даних комп’ютерної томографії, що дозволить адаптувати до конкретних клінічних випадків;
- нові реологічні моделі матеріалів відображають неоднорідність будови кісток, анізотропію механічних властивостей.
- автоматизовані програмні системи, орієнтовані на загальне використання автоматизованого проектування в медичній практиці працівниками клінічних центрів ортопедії та травматології
Ларін Олексій Олександрович – Директор Навчально-наукового інженерно-фізичного інституту – Професор, доктор технічних наук: oleksiy.larin@khpi.edu.ua
Сліпченко Олена Вікторівна – Директор Європейського освітньо-науково-технологічного центру – Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник: Olena.Slipchenko@khpi.edu.ua