Разработка моделей деформирования и методов идентификации свойств функционально-градиентных материалов различного назначения с учетом масштабного фактора, реологии, температуры и пьезоэффекта, оптимизация их неоднородных свойств

В настоящее время все большую актуальность приобретают исследования современных материалов с переменными свойствами, в том числе функционально градиентных (ФГ) структур, включая градиентные пьезокомпозиты. Это связано с возрастающим спросом на использование таких материалов в современной авиационной и аэрокосмической промышленности, медицине, при проектировании специальных высокопрочных строительных материалов, при создании высокочувствительных датчиков и в других областях. К наиболее острым проблемам, связанным с проектированием и эксплуатацией таких конструкций и устройств, изготовленных из таких материалов, можно отнести следующие: - на этапе изготовления таких материалов получаются физические и механические свойства, отличающиеся от спроектированных и требующих восстановления реальных законов неоднородности; - для получения эффективных эксплуатационных свойств таких материалов необходимо исследовать задачи оптимизации законов изменения переменных характеристик для улучшения качества устройств, изготовленных из таких материалов. Первая часть проекта посвящена созданию и развитию моделей деформирования и колебаний неоднородных структур, выполненных из новых материалов, включая ФГ композиты, при наличии пьезоэлектрических свойств, полей температур, реологии, пористости, возможного остаточного напряженного состояния и дефектов. Планируется исследовать влияние различных факторов и неоднородных механических, теплофизических, пьезоэлектрических свойств рассматриваемых неоднородных структур на их акустические и тепловые свойства, будет проведен масштабный анализ чувствительности. Во второй части проекта планируется на основе созданных моделей сформулировать и исследовать ряд новых обратных задач, направленных на реконструкцию различных переменных физических и механических характеристик рассмотренных неоднородных структур. В качестве дополнительной информации в обратных задачах будут выступать полевые характеристики объектов (смещения, температура, электрические поля), измеренные на части границы или внутри области, при различных условиях частотного или теплового зондирования. В третьей части проекта планируется рассмотреть ряд задач оптимизации законов неоднородности ФГ структур и изготовленных из них элементов конструкций (при наличии пьезо- и пироэффекта), в соответствии с некоторыми критериям улучшения качества.