Отчет за 2021 год по теме FURM-2019-0005: "Разработка научных основ проектирования оптимальных технологий пластического формоизменения металлических материалов с гарантированным уровнем сплошности и физико-механических свойств".

Генеральным трендом развития современного промышленного производства является цифровизация, предполагающая использование цифровых двойников для проектирования технологий получения материалов, а также технологий их обработки и изготовления конечных изделий. Основу цифровых двойников составляют математические модели и интеллектуальные базы знаний. Их разработка в рамках научных компетенций Института машиноведения УрО РАН и являлась главной задачей исследований в отчетном 2021 году, результаты которых представлены в отчете. Основное внимание было посвящено решению следующих актуальных задач в области научного обоснования ряда перспективных производственных технологий: - экспериментальному и теоретическому обоснованию технологии пластического формоизменения нового высокопрочного алюмоматричного композита на основе сплава В95 с наполнителем из карбида кремния в режиме кратковременной неустановившейся ползучести, позволяющей достигать значительных степеней деформации без разрушения материала; - разработке экспертной системы для многопараметрической оптимизации технологических процессов изготовления композитных заготовок, позволяющей определять основные параметры инструмента, заготовки и режимов деформации на основе использования генетических алгоритмов и ее применению для оптимизации процесса гидромеханического прессования волокнистого композита (Nb-Ti)+Cu для сверхпроводящих кабелей; - разработке алгоритмов интеллектуальных проблемно–ориентированных систем автоматизированного проектирования технологических процессов ковки поковок из конструкционных металлических материалов, основанных на использовании генетических алгоритмов для решения ряда частных задач проектирования: выбора исходной заготовки при автоматизированном проектировании технологии ковки на прессах; расчета количества промежуточных подогревов при ковке валов на прессах; - анализа с помощью оригинальной математической модели параметров получения высокочистого водорода из природного газа в мембранно-каталитическом модуле трубчатого типа, позволившего показать возможность интенсификации процесса извлечения высокочистого водорода путем увеличения потока сырьевой смеси при сохранении неизменными остальных технологических и конструктивных параметров; - определению закономерности влияния температуры и давления на эффективность получения высокочистого водорода из углеводородного сырья в мембранно-каталитических устройствах, позволивших, на основе математического моделирования, рассчитать оптимальные параметры мембранно-каталитических устройств для случая использования метана в качестве сырья для получения водорода; - изучению деформируемости катодной меди при волочении проволоки в условиях напряженного состояния, приближенного к реальному технологическому процессу, и на основании результатов численного моделирования установить, что причиной высокого уровня пластических свойств проволоки после многопроходного волочения является залечивание поврежденности, накопленной на предыдущим проходе волочения. Экспериментальные исследования выполнены на оборудовании Центра коллективного пользования «Пластометрия» Института машиноведения УрО РАН, а конечно-элементное моделирование процессов деформации осуществлялось на вычислительном кластере в Центре коллективного пользования Института математики и механики УрО РАН. По результатам исследований по научному направлению темы опубликованы 19 статей, в том числе 14 в изданиях, входящих в международные базы цитирования Web of Science и Scopus, получен 1 патент на изобретение и 3 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.