| Название НИОКТР |
Связанные задачи механики фазовых переходов и хемомеханики в водородной энергетике и микроинженерной технике
|
| Аннотация |
Проект нацелен на разработку математических моделей поведения материалов и конструкций с учетом взаимосвязей напряженно-деформированного состояния и процессов фазовых и химических превращений при термоэлектромеханических воздействиях. Основными направлениями планируемых мультидисциплинарных исследований, находящихся на стыке фундаментальной науки и инженерных приложений, являются:
(1) постановка и решение связанных задач хемомеханики и механики материалов, в которых происходят фазовые превращения во взаимосвязи с напряженно-деформированным состоянием;
(2) постановка и решение задач об общей и локальной коррозии элементов конструкций с учетом механохимического эффекта;
(3) моделирование эволюции доменных структур и фазовых превращений в сегнетоэлектроупругих материалах при электромеханических воздействиях;
(4) разработка моделей и расчеты для описания термомеханических, диффузионных и электрохимических процессов в твердооксидных топливных элементах (ТОТЭ) для водородной энергетики.
При выполнении проекта будут разработаны и реализованы алгоритмы и процедуры для численного моделирования фазовых и химических превращений во взаимосвязи с диффузией и напряженно-деформированным состоянием.
Направления исследований объединены общностью исходных термодинамически обоснованных постановок задач и представляют различные варианты связанности химических реакций, диффузии, фазовых превращений и напряженно-деформированного состояния. Актуальность, научная и практическая значимость проекта обусловлены следующим.
Установление взаимосвязей между фазовыми или химическими превращениями, напряженно-деформированным состоянием и разрушением приобрело особую актуальность в связи с расширяющимся использованием конструкционных элементов микросистемной техники, в том числе МЭМСов; разработкой анодов для литий-ионных батарей, технологиями изготовления полупроводниковых устройств; использованием сегнетоэлектриков в элементах памяти, сенсорах и актуаторах, нанопозиционеров, микромоторах, пьезоприводах тунельного микроскопа, инжекторах топлива; разработкой методов виртуального конструирования экологически чистых бессвинцовых сегнетоэлектриков на основе доменной инженерии; ужесточением требований к прогнозированию времени жизни элементов конструкций в условиях термомеханических и химических воздействий, в том числе коррозионных.
Прогнозирование работоспособности элементов конструкций в условиях термомеханических воздействий и протекания электрохимических процессов имеет также большое значение для разработки высокоэффективных твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) перспективной водородной энергетики и установок для получения водорода путем электролиза. Улучшение эксплуатационных характеристик TOTЭ может быть связано с выбором объемных долей металлокерамических компонентов и пористости электродов, оптимизацией размеров и формы рабочих элементов при условии обеспечения их долговечности. Температурные напряжения, возникающие в пористых аноде, катоде и электролите при эксплуатация ТОТЭ, изменяют пропускную способность для ионов водорода и кислорода. Это приводит к необходимости разработки уточненных моделей электрохемомеханики, описывающих высокотемпературные деформационные и диффузионные процессы в элементах ТОТЭ.
Постановки начально-краевых задач проекта и подходы к численному моделированию в значительной степени основаны на оригинальных концепциях и численных процедурах, разрабатываемых и уже разработанных исполнителями проекта, в том числе при выполнении проектов РНФ. Верификация разработанных теоретических моделей и численных алгоритмов и процедур будет проводиться на основе сравнения численных решений, полученных разными методами, их сопоставлением с аналитическими зависимостями и экспериментальными данными, имеющимися в литературе.
Предлагаемые подходы, постановки и ожидаемые результаты являются новыми и передовыми.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
21000.0
|
| Дата начала |
2025-05-29
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
25-11-00274
|
| Дата контракта |
2025-05-29
|
| Количество отчетов |
1
|
| УДК |
539.3
|
| Количество просмотров |
23
|
| Руководитель работы |
Фрейдин Александр Борисович
|
| Руководитель организации |
Полянский Владимир Анатольевич
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАШИНОВЕДЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
—
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-07-08 14:25:42 UTC, 2025-07-08 14:25:42 UTC
|
| ОКПД |
Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
водородная энергетика; метод фазового поля; диффузия; хемомеханика; тензор химического сродства; кинетика доменных стенок; сегнетоэлектроэластики; фазовые переходы под напряжением; коррозия под напряжением; связанные задачи
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
30.19.15 - Теория упругости; 30.19.57 - Прочность материалов; 30.19.29 - Разрушение; 30.19.27 - Ползучесть. Реология. Теория дислокаций
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Прикладная механика
|
| 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 |
—
|
