| Название НИОКТР |
Разработка эффективных схем параллельного атомистически-континуального моделирования процессов разрушения и нелинейного деформирования
|
| Аннотация |
Целью настоящего проекта является разработка вычислительно быстрых и точных атомистически-континуальных физических и математических моделей нелинейного деформирования и разрушения, базирующихся на результатах расчетов, проведенных методом молекулярной динамики (МД), и аналитически-численных подходов механики сплошных сред, то есть создание и совершенствование перспективных и гибридных атомистически-континуальных математических моделей, объединяющих атомистические и континуальные подходы, а именно гибридное моделирование молекулярной динамики и методы классической механики сплошных сред. Моделирование и вычисления будут основаны на многомасштабной методике, объединяющей механику разрушения с методами массово-параллельной МД на атомистическом уровне для изучения механизмов закономерностей деформации. Атомистическая часть будет основана на эмпирических межатомных потенциалах для изучения процессов пластического деформирования у вершины трещины.
Для достижения данной цели будут решены следующие задачи:
1. Связывание расчётных схем на различных масштабных уровнях посредством сращивания МД расчетов полей напряжений, деформаций и перемещений у вершины трещины в условиях смешанного нагружения с континуальным представлением механических полей у вершины трещины, полученных с помощью градиентной теории упругости и градиентной теории пластичности. Выявление расстояний и временных диапазонов, на которых дискретный и континуальный подходы приводят к одинаковым распределениям напряжений. Сравнение характеристик механики разрушения, рассчитанных на атомистическом и континуальном уровнях.
2. Вычисление параметров нелинейной механики разрушения на атомистическом уровне. Атомистический J-интеграл может быть использован в качестве наномасштабного показателя трещиностойкости для изучения дефектоустойчивости на наноуровне для создания надежной методологии оценки и прогнозирования начальной трещиностойкости различных материалов и получения их законов сцепления при действии растягивающей нагрузки. Для этой цели должны быть разработаны надежные алгоритмы вычисления J-интеграла на наноскопическом уровне с помощью метода МД и проверены его свойство инвариантности и квадратичная формула механики упругого разрушения, связывающая J-интеграл и коэффициент интенсивности напряжений.
3. Распространение атомистических расчётных схем на большие времена и рассмотрение деформаций ползучести. Механика сплошной среды внесла существенный вклад в наше понимание процесса ползучести материала на мезо- и макромасштабе, однако, она не может раскрыть его атомистические и наномеханические основы. Для этого требуется моделирование методом МД. Моделирование ползучести методом МД обычно сталкивается с проблемой, заключающейся в том, что ползучесть чаще всего развивается во временных масштабах, которые трудно уловить с помощью МД из-за их типично короткого временного шага Для преодоления указанных ограничений будет использован МД - код LAMMPS (крупномасштабный атомно-молекулярный и массово-параллельный симулятор) с вычислениями для большеразмерных систем на суперкомпьютере Сергей Королев.
4. Учет анизотропных свойств ползучести с помощью модели Робинсона-Биниенды -Руссильера и инкорпорирование модели в расчетную схему метода конечных-элементов. Расчет напряженно-деформированного состояния на атомистическом масштабе с помощью метода молекулярной динамики и экспортирование результатов молекулярной динамики в среду конечно-элементного моделирования (Abaqus, Ansys). Выявление асимптотического поведения напряжений вблизи вершины трещины.
5. Разработка многомасштабной имитационной модели, которая объединяет модель зоны сцепления и МД моделирование. В параллельной атомистически-континуальной модели трещина моделируется в пределах атомной области, и ее эволюция рассчитывается с помощью МД-моделирования. За пределами трещины механические переменные моделируются с помощью конечно-элементного моделирования.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
3000.0
|
| Дата начала |
2025-01-01
|
| Дата окончания |
2026-12-31
|
| Номер контракта |
25-21-00272
|
| Дата контракта |
2024-12-26
|
| Количество отчетов |
2
|
| УДК |
539.42 539.375
|
| Количество просмотров |
3
|
| Руководитель работы |
Степанова Лариса Валентиновна
|
| Руководитель организации |
Богатырев Владимир Дмитриевич
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П.КОРОЛЕВА"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-10-20 07:15:36 UTC, 2025-10-20 07:15:36 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области физики
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
атомистический подход; метод молекулярной динамики; механика твердого тела; механические поля y вершины трещины; деформации ползучести; параллельные атомистически-континуальные модели
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
27.41.19 - Численные методы решения дифференциальных и интегральных уравнений; 29.19.03 - Теория конденсированного состояния; 30.19.29 - Разрушение
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Прикладная механика; Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость); Прикладная математика
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
