|
№ 39 (4100) |
СВЕРХПЛАСТИЧНОСТЬ, СВЕРХУПРУГОСТЬ, ПАМЯТЬ ФОРМЫ…
|
|
Каждое заседание завершалось дискуссией |
«Небывалое бывает» – такую надпись велел сделать на одной из боевых наград Петр Великий. Но свершать небывалое можно не только в военном деле – все настоящие научные исследования направлены на поиск и изучение «небывалого», доселе неизвестного, или на реализацию «небывалого». Одно из многочисленных тому подтверждений – создание новых материалов с «небывалыми», совершенно необычными свойствами, которому предшествовало открытие «небывалых», неизвестных ранее физических явлений.
…На пружинке подвешен груз. К пружинке подносят зажженную спичку. Пружинка, нагреваясь, начинает … сжиматься и поднимать груз вверх. Необычное поведение материала обусловлено так называемым эффектом памяти формы, который наблюдается у материалов с мартенситными превращениями.
Необычные эффекты, наблюдаемые у новых материалов или у «старых», известных, проявляются при определенном состоянии их структуры и в определенных диапазонах термомеханического воздействия на них.
Несколько десятилетий назад, на заре практического использования эффекта памяти и явления сверхпластичности, появилось много оригинальных технических решений и принципиально новых технологий. Но прошли времена легкого внедрения новых эффектов, – удивительных функциональных свойств материалов с памятью формы и наноматериалов, замечательных возможностей деформирования материалов в состоянии сверхпластичности. Сейчас для практического применения этих и других эффектов требуется надежная оценка прочности, деформационных свойств, долговечности проектируемых изделий. Потребности практики диктуют свои законы: при решении нелинейных задач проблема выбора адекватной модели материала становится неизбежным этапом исследования.
Глубочайшим заблуждением части инженерно-технических работников и, увы, некоторых научных работников и руководителей является уверенность, что панацея здесь – компьютеризация: будет мощная вычислительная техника (суперкомпьютер!) и подходящее математическое обеспечение – можно достаточно точно рассчитать любую реальную конструкцию, любой сложный технологический процесс. В принципе расчет выполнить можно, но в какой степени его результаты будут отражать реальность – серьезный вопрос. Порой эффектно представленные результаты расчетов, проиллюстрированные слайдами, анимацией и прочими шедеврами компьютерной графики выглядят весьма убедительно и становятся причиной неверно принятых решений и даже аварий. Принципиально важную роль в упомянутой проблеме играет выбор математической модели материала (определяющих соотношений). Если определяющие соотношения неадекватны (недостоверно описывают поведение материала в предполагаемом диапазоне изменения температуры, деформаций и скоростей их изменения), недостоверными и по сути ненужными становятся результаты расчетов, в которых они используются. Указанная роль определяющих соотношений делает весьма актуальной задачу их грамотного построения и аттестации.
Эта задача имеет несколько аспектов: и эффективный учет состояния структуры в определяющих соотношениях; и нахождение из экспериментов значения всех констант, входящих в определяющие соотношения (идентификация модели); и выяснение области применимости определяющих соотношений. Задача, как видно, чрезвычайно сложная, но вместе с тем не только практически важная, но и весьма интересная с научной точки зрения, поскольку находится «на стыке» наук и требует участия математиков, физиков, механиков. Так, идентификация определяющих соотношений включает, с одной стороны, решение так называемой обратной задачи (серьезная математическая проблема), с другой стороны – разработку и реализацию специальной программы экспериментов (экспериментальная механика).
Осенью 2003 года на очередном заседании Совета Европейского общества механиков (EUROMECH) было отмечено, что обсуждение проблем, связанных с идентификацией и аттестацией моделей материалов, является чрезвычайно своевременным и может стать темой очередного коллоквиума. По представлению академика РАН И.Г. Горячевой на конкурсной основе местом проведения коллоквиума (EUROMECH Colloquium-458) был выбран Институт механики МГУ, время – осень 2004 г. Так впервые в истории Института механики МГУ было запланировано провести у нас международный форум под эгидой Европейского общества механиков.
Тематика коллоквиума отражена в названии: «Современные методы аттестации и идентификации определяющих соотношений механики деформируемого твердого тела» («Advanced Methods in Validation and Identification of Nonlinear Constitutive Equations in Solid Mechanics»). Предполагалось рассмотреть комплекс проблем, связанных с разработкой методик идентификации математических моделей материалов и теорией проведения экспериментальных исследований. Отметим, что работы по данной тематике проводятся в лабораториях Института механики.
В работе EUROMECH Colloquium-458, посвященного 250-летнему юбилею МГУ, приняли участие известные ученые-механики, представляющие крупные национальные исследовательские центры Австрии, Белоруссии, Германии, Нидерландов, России, Украины, Узбекистана.
На открытии коллоквиума 21 сентября с приветственной речью и пожеланием успешной работы выступила академик И.Г. Горячева. Затем академик С.С. Григорян рассказал об истории и современном состоянии Московского университета. Основные цели и задачи коллоквиума обозначил в своем выступлении профессор Р.А. Васин.
В течение трех дней работы на заседаниях Коллоквиума с докладами выступили более 40 участников, как известных профессоров, так и молодых ученых. Оживленные дискуссии и обмен мнениями сопровождали работу секции стендовых докладов.
По мнению российских ученых, наиболее интересные исследования проводятся интернациональным коллективом, возглавляемым профессором Ж. Каэто (Франция). Они направлены на расчет сложных реальных конструкций и изделий на основе универсального пакета программ. Также интересны исследования механических свойств и применимости современных многофункциональных материалов, проводимые в Германии под руководством профессора Ф. Ульбрихта.
Для наших соотечественников было очень полезным познакомиться с работами зарубежных коллег, как в процессе обсуждения докладов, так и при неформальном общении, чему способствовала разнообразная культурная программа (Большой театр, «Новая опера», экскурсия по университету). Нам, сотрудникам Института механики и механико-математического факультета, представилась возможность узнать «из первых рук» об особенностях европейского опыта совмещения научной работы и преподавательской деятельности, а также познакомиться с современным уровнем экспериментальных исследований в области механики твердого деформированного тела.
Р.А. Васин, В.Н. Кузнецов, М.Ю. Рязанцева
|
Участники школы-семинара «Современные проблемы аэрогидродинамики» |
С пятого по пятнадцатое сентября 2004 г. на базе МГУ «Буревестник» под руководством академика РАН Г.Г. Чёрного состоялась XII школа-семинар «Современные проблемы аэрогидродинамики», посвященная 250-летию Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.
Организаторы школы-семинара: Научный Совет РАН по механике жидкостей и газов, Институт механики МГУ им. М.В. Ломоносова, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша. В составе Оргкомитета: академик РАН Г.Г. Чёрный (председатель, МГУ), директор Института механики МГУ, член-корр. РАЕН Ю.М. Окунев (заместитель председателя), заместитель директора Института механики МГУ, действительный член РАЕН Н.А. Остапенко (заместитель председателя), заведующий лабораторией Института механики МГУ, действительный член РАЕН А.И. Зубков (заместитель председателя, МГУ), научный сотрудник Института механики МГУ А.M. Симоненко (ученый секретарь), заместитель директора ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, член-корр. РАН А.В. Забродин, ведущий научный сотрудник Института механики МГУ Ю.А. Виноградов, ведущий научный сотрудник Института механики МГУ М.А. Зубин, главный научный сотрудник Института механики МГУ, действительный член РАЕН Г.Ю. Степанов, член-корр. РАН В.В. Сычев (ЦАГИ).
XII школа-семинар «Современные проблемы аэрогидродинамики» продолжила традиции авторитетного форума ведущих ученых в области механики жидкостей и газов из университетов, институтов Академии наук и центральных отраслевых институтов, регулярно проводившегося на протяжении более 20 лет (Иссык-Куль, 1980; Махачкала, 1982; Форос, 1984; Мелекино, 1987; Рыбачье, Крым, 1989; Тверь – Волга, 1991; Севастополь, 1994, 1996; «Буревестник» – 2001, 2002, 2003) и являющегося уникальной школой для молодых ученых, аспирантов и студентов.
В ходе семинара обсуждались результаты исследований в следующих научных направлениях:
1. Модели и методы решения задач аэрогидродинамики.
2. Исследование отрывных, вихревых и кавитационных течений.
3. Численное моделирование течений жидкости и газа.
4. Оптимальные формы в аэрогидродинамике и способы управления силовыми характеристиками движущихся тел.
5. Теоретические и экспериментальные методы изучения турбулентных течений.
6. Пространственные сверх- и гиперзвуковые течения газа, в том числе с физико-химическими превращениями.
7. Аэрогидродинамика и тепломассообмен многофазных течений.
8. Космическая газовая динамика.
9. Взрыв, кумуляция, смежные вопросы механики сплошной среды.
С докладами выступили более 70 ученых из 32 организаций: МГУ им. М.В. Ломоносова (Институт механики, НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына; механико-математический факультет, факультет вычислительной математики и кибернетики, физический факультет), МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ им. С. Орджоникидзе, МФТИ, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Томский государственный университет, Секция прикладных проблем при Президиуме РАН, Академия гражданской авиации (Санкт-Петербург), Институт гидродинамики СО РАН им. М.А. Лаврентьева (Новосибирск) и др.
Среди докладчиков было 19 докторов и 22 кандидата наук. Отрадно, что в последние годы неуклонно растет участие молодых специалистов, аспирантов и студентов, в работе школы-семинара с докладами. Таковых в XII школе было 23. Молодые ученые, впервые принявшие участие в работе школы, в торжественной обстановке были удостоены звания «школьника» с вручением памятной шапочки. Молодым ученым – стипендиатам ежегодного конкурса-конференции научных работ Института механики МГУ – были полностью оплачены командировочные расходы.
С лекциями выступили: академик Г.Г. Чёрный, «Кумуляция энергии и импульса при больших деформациях оболочек под действием одностороннего давления»; профессор Ю.А. Демьянов, «Теория колебаний струн и ее приложения в аэродинамике»; профессор Л.Е. Стернин, «Газодинамика ЖРД»; Н.Ю. Кишкина, «Генеральный конструктор ракетно-космической техники В.Н. Челомей (к 90-летию со дня рождения)»; профессор В.Б. Баранов, «Эволюция наших представлений об окружающем Солнце космическом пространстве»; профессор С.А. Лосев, «Моделирование физико-химических процессов в гиперзвуковых потоках газа». С большим интересом участники школы посмотрели научно-популярные фильмы о Генеральных конструкторах отечественной ракетно-космической техники академиках В.Н. Челомее и В.П. Глушко, сопровождавшиеся комментариями Н.Ю. Кишкиной и Л.Е. Стернина.
На итоговом заседании научного форума, посвященного 250-летию МГУ им. М.В. Ломоносова, была отмечена важность проведения школ-семинаров по современным проблемам аэрогидродинамики, способствующих плодотворному сотрудничеству российских ученых, работающих в различных областях аэромеханики и гидродинамики, а также в смежных областях механики, помогающих поддержанию высокого уровня научных разработок, обмену передовыми идеями и важному делу подготовки молодых специалистов.
Г.Г. Чёрный,
Н.А. Остапенко
