Термомеханическая обработка — это важный этап в производстве металлических изделий, который позволяет добиться нужной формы и улучшить их механические свойства, коррозионную стойкость и другие характеристики. Ключевым процессом в этой обработке является рекристаллизация — перестройка структуры материала, которая приводит к существенным изменениям его свойств.
Для точного описания этого процесса ученые Пермского Политеха разработали модель, включающую набор параметров. Но для получения максимально точных результатов, ученые столкнулись с проблемой определения этих параметров.
Впервые ученые ПНИПУ разработали многоуровневую модель для описания процессов термомеханической обработки. Эта модель содержит набор соотношений и параметров, позволяющих детально учитывать действующие механизмы изменения структуры. Однако для получения достоверных численных результатов необходимо наиболее точно определить параметры модели при сопоставлении с экспериментальными данными.
Ученые Пермского Политеха провели идентификацию параметров модели с помощью численных методов оптимизации. Эта процедура состояла из двух этапов. На первом этапе получены приблизительные оценки значений параметров. На втором — производилось их уточнение через решение оптимизационной задачи по уменьшению отклонения экспериментальных и расчетных данных.
Никита Кондратьев, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией многоуровневого моделирования конструкционных и функциональных материалов ПНИПУ отмечает, что идентификация параметров модели с помощью численных методов оптимизации позволяет получать физически обоснованные значения параметров модели. После ее реализации соответствие численных и экспериментальных данных приблизилось к одному проценту, что подтверждает точность и корректность процедуры.
Результаты исследования ученых ПНИПУ позволят более точно прогнозировать изменения структуры и свойств материала в результате термомеханической обработки. Это позволит проектировать функциональные материалы и детали с оптимальными характеристиками, снизить риски производства некачественных изделий и повысить эффективность производства.
Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках реализации нацпроекта "Наука и университеты".