Разработка ученых ПНИПУ ускорит создание цифровых аналогов конструкций

Ученые ПНИПУ разрабатывают программно-аппаратный комплекс, позволяющий качественно и количественно описывать поведение различных материалов. Это значительно снизит расхождения между цифровыми двойниками и физическими конструкциями. С его помощью станет возможной эффективная реализация различных технологических решений со снижением затрат на изготовление итоговых продуктов.

Создание цифровых аналогов позволяет значительно сокращать материальные и временные затраты на изготовление итоговых продуктов, так как на численной модели можно рассматривать различные технологические решения. Такой подход применяют в мостостроительной, авиационной, машиностроительной и других промышленных отраслях. Сейчас для формирования цифровых аналогов на предприятиях используют современные системы автоматизированного проектирования и инженерного анализа Ansys, Abaqus, Fidesys, и другие.

Программно-аппаратный комплекс ученых Пермского национального исследовательского политехнического университета упрощает создание численных аналогов конструкций, сокращая трудоемкость описания моделей материалов, что в некоторых случаях может занимать месяцы, сообщает пресс-служба вуза. Возможность использования результатов в системах автоматизированного проектирования существенно упрощает создание цифровых аналогов на предприятиях. Параметры математических моделей подбираются на основе экспериментальных данных.

Проект поможет решить проблему нехватки высококвалифицированных сотрудников, способных качественно определять математические модели поведения материалов для цифровых аналогов. Ежегодно количество выпускников соответствующей специальности в России не превышает пять тысяч, только десять процентов из них работают по специальности. Кроме того, исследования поведения конструкций на всем жизненном цикле эмпирическим подходом крайне трудозатратны и дороги.

Важное преимущество разработки политехников — возможность при минимальном наборе физико-механических и термомеханических свойств материалов получать наборы моделей, описывающих поведение, а также рекомендации по использованию при проектировании рабочих условий конструкций. Стоимость решения будет составлять примерно сто тысяч рублей в год, что значительно ниже аналогов.

«Наш программно-аппаратный комплекс за счет авторского алгоритма автоматизации подбирает параметры нелинейных математических моделей материалов. Он позволит существенно снизить требования к квалификации специалиста, ускорить расчеты, а также даст возможность в удобной форме получать данные для задания математической модели в современных системах автоматизированного проектирования для качественного описания поведения материалов в различных рабочих условиях», — рассказал старший преподаватель кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ Юрий Носов.

Пользователь выбирает вид эксперимента, который он проводил над материалом, например одноосное растяжение, задает данные в программно-аппаратный комплекс и выбирает необходимую математическую модель. Данные передаются на сервер и обрабатываются алгоритмом, после обработки выдаются необходимые параметры с погрешностью менее одного процента. Результаты используются в построении численного аналога конструкции.

«Нашу разработку могут применять мостостроительные организации, предприятия экспертизы и оборонной отрасли, а также авиационная, строительная и другие отрасли промышленности. Общими словами — компании, которые занимаются внедрением и созданием современных полимерных, композиционных материалов, и наукоемкие предприятия, которые участвуют в создании современных конструкций разного назначения. Кроме того, научно-исследовательские лаборатории, научные центры и исследовательские институты», рассказала заместительница директора Передовой инженерной школы ПНИПУ Анна Каменских.

Пилотную версию продукта планируется запустить на предприятиях-партнерах к середине 2025 года, а годом позже программно-аппаратный комплекс будет доступен для широкого пользования.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.