МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЯЗКОУПРУГОГО И ВЯЗКОУПРУГОПЛАСТИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ И ПАСТООБРАЗНЫХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Автор: Юрий Олегович Носов
Соавторы: Богданова А.П., Каменских А.А.
Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Активное развитие вычислительных ресурсов позволяет создавать численные аналоги конструкций, которые приближены к реальным объектам. Компьютерный инжиниринг сокращает время перехода от идеи к конечному продукту. Это происходит благодаря численным исследованиям поведения конструкций, в том числе при различных воздействиях: температурная нагрузка; ветряная нагрузка; массовые нагрузки и др. Для минимизации погрешности между реальной конструкцией и численной моделью необходимо качественное описание математических моделей поведения конструкционных материалов: полимеры, композиты, смазки и т.д. Данные материалы проявляют нелинейное поведение. Например, пастообразные смазки [1] обладают свойством тискитропии. Они восстанавливают свою структуру после снятия воздействия, что связано с вязкоупругим и вязкопластическим поведением материалов. Среди известных подходов описания вязкоупругого и вязкопластического поведения материалов применяются ряды Прони и модель Ананд [2]. В рамках работы проведено исследование по описанию моделей вязкоупругого и вязкопластического поведения полимеров и пастообразных смазочных материалов. Для этого сформирована численная процедура идентификации математической модели поведения материалов на основе синергии языка программирования Python и ANSYS Mechanical APDL (рис.1).
В рамках работы численной процедуры формируется вектор неизвестных для выбранной модели, в случае достижения погрешности менее 1% от экспериментальных данных. В результате пользователь получает итоговый вектор материальных констант, который может использовать для задания описания модели в современных системах автоматизированного проектирования: ANSYS, ABAQUS, Fidesys и др.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSNM-2023-0007).
1. Nosov Y.O., Kamenskikh A.A. Experimental study of the rheology of grease by the example of CIATIM-221 and identification of its behavior model // Lubricants. – 2023. – Vol. 11. – Art. 295. https://doi.org/10.3390/lubricants11070295
2. Сахабутдинова Л. Р., Сметанников О. Ю., Ильиных Г. В. Численное моделирование процесса изготовления крупногабаритного композитного кокона с учетом термовязкоупругости // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. – 2022. – № 76. – С. 165-181.
