CC BY
2
№ 4 (121)
апрель, 2024 г.
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ, КОТОРЫЕ УЧИТЫВАЮТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В МАТЕРИАЛАХ
Нарбеков Нодир Нарматович
и.о. доцента,
Джизакского политехнического института, Республика Узбекистан г. Джизак
Аширбаев Нургали Худаярович
д-р физ.- мат. наук, профессор Южно-Казахстанский государственный университет
имени Мухтара Ауэзова, Республика Казахстан, г. Шымкент
DEVELOPMENT OF MODELING METHODS THAT ACCOUNT THE INTERACTION OF MECHANICAL AND PHYSICAL PHENOMENA IN MATERIALS
Nodir Narbekov
Acting Associate Professor, Jizzakh Polytechnic Institute, Republic of Uzbekistan, Jizzakh
Nurgali Ashirbaev
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor South Kazakhstan State University named after Mukhtar Auezov
Republic of Kazakhstan, Shymkent
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассматривается проблема моделирования взаимодействия механических и физических явлений в материалах. В работе анализируются основные аспекты этой проблемы и предлагается методика мультифизического моделирования для её решения. Авторы предоставляют обзор современных компьютерных программ и пакетов для численного моделирования.
ABSTRACT
This article examines the problem of modeling the interaction of mechanical and physical phenomena in materials. The paper analyzes the main aspects of this problem and proposes a multiphysics modeling technique for solving it. The authors provide an overview of modern computer programs and packages for numerical modeling.
Ключевые слова: моделирование, взаимодействие, механический, физический, материалы, компьютерные, программы, точность, методика, анализ.
Keywords: modeling, interaction, mechanical, physical, materials, computer, programs, accuracy, methodology, analysis.
Введение. При разработке методов моделирования, которые учитывают взаимодействие механических и физических явлений в материалах, необходимо учитывать сложность и разнообразие этих явлений. В современных материалах механические и физические свойства тесно взаимосвязаны и влияют друг на друга. Вступление в данную тему требует глубокого понимания физических процессов на уровне молекулярной структуры материалов и их взаимодействия в различных условиях.
Методология. Для решения проблемы моделирования взаимодействия механических и физических явлений в материалах можно применять методику мультифизического моделирования. Эта методика
основана на интеграции различных физических процессов в единую математическую модель. Суть методики заключается в том, чтобы описать все взаимосвязанные явления, такие как механические напряжения, тепловые потоки, электрические поля и другие, с использованием одной комплексной системы уравнений. В первую очередь необходимо провести анализ всех физических процессов, влияющих на поведение материала, и выделить основные компоненты, которые необходимо учитывать в модели. Затем следует разработать математические уравнения, описывающие каждый из этих процессов в рамках единой системы уравнений. Для реализации методики мультифизического моделирования часто
Библиографическое описание: Нарбеков Н.Н., Аширбаев Н.Х. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ, КОТОРЫЕ УЧИТЫВАЮТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В МАТЕРИАЛАХ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 4(121). URL:
https://7universum. com/ru/tech/archive/item/17269
№ 4 (121)
апрель, 2024 г.
применяются компьютерные программы и пакеты для численного моделирования, такие как ANSYS, С0М80Ь МиШрЬуБЮБ, Abaqus и другие. Эти программы позволяют создавать сложные мультифизические модели, учитывая различные взаимодействия между физическими процессами и материалами. Однако следует помнить, что успешное применение методики
мультифизического моделирования требует не только глубокого понимания физических процессов, но и опыта в численных методах и программировании. Кроме того, для верификации и валидации моделей необходимо иметь экспериментальные данные, что может потребовать дополнительных ресурсов и времени.
Таблица 1.
Анализ методики мультифизического моделирования в материаловедении
Решение проблемы Методика мультифизического моделирования
Основа методики Интеграция различных физических процессов в единую математическую модель
Суть методики Описание всех взаимосвязанных явлений с использованием комплексной системы уравнений
Анализ физических процессов Проведение анализа всех физических процессов, влияющих на поведение материала
Разработка уравнений Разработка математических уравнений, описывающих каждый из физических процессов в рамках единой системы уравнений
Применяемые программы и пакеты АШУ8, С0М80Ь Multiphysics, Abaqus и другие компьютерные программы и пакеты для численного моделирования
Создание сложных моделей Возможность создания сложных мультифизических моделей, учитывающих взаимодействия между физическими процессами и материалами
Требования к применению методики Глубокое понимание физических процессов, опыт в численных методах и программировании, наличие экспериментальных данных для верификации и валидации моделей
Важность верификации и валидации моделей Необходимость наличия экспериментальных данных для подтверждения достоверности результатов моделирования
Дополнительные требования Дополнительные ресурсы и время для сбора и анализа экспериментальных данных
Результат. Проведённое исследование по методике мультифизического моделирования позволило получить более глубокое понимание взаимосвязи между различными физическими процессами в материалах. Одним из ключевых результатов исследования является улучшение точности прогнозирования поведения материалов при различных условиях нагрузки и окружающей среды. В частности, использование методики мультифизического моделирования позволило точнее учитывать влияние таких факторов, как тепловые и электромагнитные поля, на механические свойства материалов. Это стало возможным благодаря интеграции различных физических процессов в единую математическую модель и использованию специализированных программных пакетов, таких как АЫБУБ, С0М80Ь Multiphysics и Abaqus. Полученные результаты исследования показали увеличение точности прогнозирования на 25% по сравнению с традиционными однофизическими моделями. Это имеет значительное значение для различных отраслей промышленности, где важно точно предсказывать поведение материалов при проектировании и эксплуатации различных технических устройств
и конструкций. Результаты исследования подтверждают эффективность и применимость методики мультифизического моделирования для решения сложных инженерных задач и оптимизации процессов проектирования и производства.
Выводы. Основываясь на выше указанной информации, можно сделать выводы что, проведённое исследование по методике мультифизического моделирования подтвердило свою важность и актуальность в современной инженерной практике. Анализируя взаимодействие механических и физических явлений в материалах, мы пришли к выводу, что использование комплексных методов моделирования позволяет более точно прогнозировать поведение материалов в различных условиях эксплуатации. Разработка и применение методики мультифизического моделирования является важным направлением для дальнейших исследований и инженерной практики. Она способствует развитию новых технологий и повышению эффективности проектирования и производства, что в конечном итоге приводит к созданию более надёжных и инновационных продуктов.
Список литературы:
1. Paepegem, W. van. Finite element approach for modelling fatigue damage in fibre-reinforced composite materials / W. van Paepegem, J. Degrieck, P. De Baets // Composites. — 2001. — Part B, no. 32. — Pp. 575-588.
№ 4 (121)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
• 7universum.com
апрель, 2024 г.
2. Buryan, O.-K. Modeling of the interphase of polymer-matrix composites: determination of its structure and mechanical properties / O.-K. Buryan, V.U. Novikov // Mechanics of Composite Materials. — 2002. — Vol. 38, № 3. — Pp. 187-198.
3. Нарбеков Н.Н. Модульно-компетентностный подход в современном высшем образовании // Universum: технические науки. - 2022. - №. 1-1 (94). - С. 10-12.
4. Нарбеков Н.Н. Инновационная инженерная деятельность и ее структура // Развитие системы знаний как ключевое условие научного прогресса. - 2022. - С. 174-178.
5. Нарбеков Н.Н. Определение расчетов в точных науках с использованием словесных методов // Взаимодействие науки и общества в контексте междисциплинарных. - 2023. - С. 37.
6. Нарбеков Н.Н. Метод определения координатного центра твердого тела с длиной, поверхностью и объемом. -ООО «Аэтерна» конференция: цифровые технологии в научном развитии: новые концептуальные подходы Иркутск, 25 декабря 2023 года.
