НИЛ Прикладная микромеханика разрушения — различия между версиями

Версия 21:17, 15 ноября 2015

Страница находится в разработке

Научно-исследовательская лаборатория “Прикладная микромеханика разрушения”

Описание

Основным направлением деятельности лаборатории является моделирование поведения материалов со сложной внутренней структурой на нано-, микро-, мезо- и макро- масштабных уровнях. Разрабатываемые модели и алгоритмы применяются для описания технологических процессов, связанных с сильным деформированием и разрушением материалов, а также создания новых материалов с уникальными свойствами. Целью исследований является разработка континуальных и дискретных подходов, аналитического аппарата и численных методов компьютерного моделирования с использованием многопроцессорных вычислительных систем для решения фундаментальных и прикладных задач микромеханики материалов.

Руководство

	Научный руководитель Mark Kachanov, Mark.Kachanov[math]@[/math]tufts.edu
	Заведующий Кривцов Антон Мирославович, akrivtsov[math]@[/math]bk.ru

Направления и методы исследований

Научная работа в лаборатории “Прикладная Микромеханика Разрушения” проводится по двум магистральным направлениям: “механика сплошных сред” и “механика дискретных сред”.

В рамках направления “Механика сплошных сред” проводятся работы по построению новых микромеханических моделей материалов и сред со сложной внутренней структурой. Аналитические и компьютерные модели, разрабатываемые сотрудниками лаборатории, применяются для описания:

• эффективных упругих и прочностных свойств;
• разрушения;
• распространения и взаимодействия множественных трещин;
• предсказания коэффициентов запаса сложных материалов;
• определения физических полей в сильно неоднородных средах и др.

Направление “Механика дискретных сред” развивается лабораторией “Прикладная Микромеханика Разрушения” и совместной лабораторией кафедры “Теоретическая Механика” и ИПМаш РАН “Дискретные модели механики”. Сотрудниками лаборатории решаются следующие фундаментальные задачи механики дискретных сред:

• разработка законов межчастичного взаимодействия (в т.ч. для частиц с внутренней структурой и вращательными степенями свободы);
• определение зависимости свойств дискретной среды от числа частиц;
• определение взаимосвязи свойств дискретных сред на различных масштабных уровнях;
• установление взаимосвязи между параметрами и свойствами сплошных и дискретных сред.

Аналитические и компьютерные методы механики дискретных сред, развиваемые на кафедре, применяются для описания:

• разрушения, структурных и фазовых переходов;
• зарождения и распространения трещин;
• термомеханических свойств кристаллических, аморфных и наноструктурных материалов; волновых и ударных процессов в твердых телах (в т.ч. откол, ударные волны);
• динамики гранулированных сред и т.д.

Для решения фундаментальных и прикладных задач используются аналитические и численные методы механики сплошных сред и механики дискретных сред. В частности, коллектив лаборатории обладает рядом ноу-хау в применении таких методов как:

• метод динамики частиц;
• метод дискретных элементов;
• метод молекулярной динамики;
• метод граничных элементов;
• метод гидродинамики сглаженных частиц.

Данные методы успешно применялись для моделирования физических процессов в средах с микроструктурой на различных масштабных уровнях, в частности моделирование:

• гидроразрыва пласта;
• микросейсмики;
• радиационного старения материалов;
• деформирования и разрушения материалов с микроструктурой;
• нагружения конструкций и тросовых систем;
• вибрационного cверления керамик и горных пород;
• работы грануляторов, аппаратов с кипящим слоем, сушилок, мельниц;
• спекания, компактирования порошков;
• разрушения металлов и керамических материалов при ударном нагружении;
• образования, деформирования и разрушения наноструктур.

Оборудование и программное обеспечение

В лаборатории разрабатывается программный комплекс для моделирования методом динамики частиц. Кроме того, имеются лицензии на коммерческие программные пакеты. Крупномасштабные расчеты проводятся на имеющихся у лаборатории супер-ЭВМ КС-ЭВМ-1ТФ (количество – 2; производительность – 1,1 Тфлопс; количество процессорных ядер – 144; частота процессора – 1,9 ГГц; оперативная память 2-8 Гбайт на ядро), а также на супер-ЭВМ межведомственного суперкомпьютерного центра МВС-100K (пиковая производительность 140,16 Тфлопс; количество процессорных ядер – 11680; частота процессора – 3 ГГц).

Международное сотрудничество

Сотрудниками лаборатории организована программа двойной аспирантуры с Технологическим университетом Лаппеенранты (Финляндия). В настоящее время разрабатывается международная магистерская программа “Mechanics and Mathematical Modeling”. Имеются двусторонние договора о сотрудничестве со следующими иностранными университетами: Технический университет Гамбурга (TUHH), Технологический университет Лаппеенранты (Финляндия), Лейбниц университет Ганновера (Германия). Имеются реализованные и новые договоренности по организации двойного обучения (магистратута, аспирантура) с университетами Финляндии (Lappeenranta University of Technology) и Германии (Magdeburg, Otto von Guericke University, Leibniz Universität Hannover) и др., а также регулярно осуществляет стажировки и обмен студентами с университетами Германии (Hamburg University of Technology), Австрии (University of Vienna), США (Brown University) и др. (подробнее).

Заказчики

Сотрудниками лаборатории выполняются НИР и НИОКР в интересах иностранных компаний Weatherford, JORIS IDE, AlpineReplay и Sandia National Laboratory. Имеется многолетний опыт работ, связанных с нефтедобывающей отраслью, контракты и совместные работы с компаниями Weatherford, British Petroleum, SINTEF Petroleum и зарубежными университетами: Rzeszow University of Technology, Aberdeen University, Aberystwyth University.

Приказы

• Приказ о результатах конкурса на создание НИЛ (№ 143 от 19.02.2014)
• Приказ о создании лаборатории (№ 326 от 07.04.2014)
• Приказ о назначении заведующего лабораторией и научного руководителя (№ 398 от 21.04.2014)

Публикации сотрудников НИЛ

• Публикации сотрудников 2014
• Публикации сотрудников 2015

См. также

• НИЛ: ссылки
• Сотрудники в базе Scopus
• НИЛ: контакты