Компьютерное моделирование и оптимизация гидротермокинетических процессов в пористых сжимаемых средах на примере вакуумной инфузии композитных изделий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Хуанг Чун-Пинь

• Хуанг Чун-Пинь
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Хуанг Чун-Пинь

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ МУЛЬТИФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ ПЕРЕМЕННОЙ РЕОЛОГИИ В СЖИМАЕМЫХ ПОРИСТЫХ СРЕДАХ В ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМАХ

1.1. Краткая характеристика технических и природных систем, в которых реализуются

процессы распространения жидкостей переменной реологии в сжимаемых пористых средах

1.1.1. Распространение грунтовых вод и сопутствующие механо-термохимические явления

1.1.2. Пористые подшипники скольжения, заполненные жидкой смазкой

1.1.3. Процессы вакуумной инфузии в производстве полимерных композитных конструкций

1.2. Подходы и методы моделирования физических явлений в рассматриваемых системах

1.2.1. Модельные описания свойств пористых сред и распространяющихся в них жидкостей

1.2.2. Определяющие уравнения процессов распространения инфузируемых жидкостей в пористых средах

1.3. Использование предварительных оценок параметров моделируемых процессов при оптимизации сложных систем и процессов

1.4. Выводы по главе

1.5. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ФОРМУЛИРОВКА, РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА И ПРОГРАММНОГО ИНСТРУМЕНТАРИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРЯМОЙ СВЯЗАННОЙ ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИНФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

2.1 Система определяющих уравнений прямой задачи моделирования

2.2 Разработка эмпирических моделей для зависимостей параметров процесса от его

режимов и времени

2.3 Методы диагностики эволюции процесса в ходе симуляций

2.4. Численные методы, используемые при подготовке исходных данных и решении прямой задачи

2.5 Программная реализация численного метода решения прямой задачи

моделирования

2.6. Программное обеспечение. Основные характеристики и технические требования • 89 2.7 Выводы по главе

ГЛАВА 3. АДАПТАЦИЯ МЕТОДА МОДЕЛИРОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ СЛОЖНЫХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ

3.1 Численные эксперименты по моделированию процесса вакуумной инфузии полимерных композитов и анализ промежуточных результатов моделирования прямой задачи

3.1.1 Численное моделирование процесса вакуумной инфузии тонкостенной 3D конструкции из углепластика

3.2 Анализ репрезентативности группы частных целевых функционалов для прогноза финальных показателей качества и надежности

3.3 Прогнозные целевые критерии и их использование в задачах оптимизации

процесса

3.4. Нахождение квазиоптимальной схемы процесса вакуумной инфузии

3.5 Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Сбор исходных данных для решения задачи моделирования и оптимизации процесса

4.2 Экспериментальные данные, необходимые для моделирования процесса

4.2.1. Свойства термореактивных смол

4.2.2. Свойства армирующих компонентов

4.3 Порядок выполнения работ по моделированию и оптимизации вакуумно-инфузионных процессов по параметрам качества и надежности

4.4 Отработка и использование разработанной технологии моделирования и оптимизации вакуумно-инфузионного процесса производства авиационных конструкций

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ. СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ, АКТ О ЕЕ ВНЕДРЕНИИ И ПЕРВЫЕ СТРАНИЦЫ ИЗ ПИСЬМА ГОСКОРПОРАЦИИ «РОСКОСМОС»

Список сокращений

CAPRI - Controlled Atmospheric Resin Infusion Process

(Процесс инфузии смолы, управляемый атмосферным давлением) DM - Distribution Media (Распределительная среда) DP-RTM - Differential Pressure Transfer Moulding

(Формование с передачей перепада давления в закрытую форму) DRDF - Double RIFT Diaphragm Forming

(Формование с использованием двойного диафрагменного метода) EMM - Equivalent Medium Method (Метод эквивалентной среды) EPM - Equivalent Permeability Method (Метод эквивалентной проницаемости) FE / CV - Finite Elements / Control Volume Method

(Метод Конечных Элементов / Контролируемых Объемов) HPM - High Permeable Media (Высокопроницаемая среда) LCM - Liquid Composite Molding (Жидкое композитное формование) LRI - Liquid Resin Infusion (Инфузия жидкой смолы)

MTI - Membrane Tube Infusion (Инфузия с использованием мембранной трубки) RFI - Resin Film Infusion (Инфузия с использованием смолы в виде пленки) RI - Resin Infusion (Инфузия смолы) RIFT - Resin Infusion under Flexible Tooling

(Пропитка смолой под гибким пресс-инструментом) RTM - Resin Transfer Molding (Метод инжекции смолы в закрытую форму) SCRIMP - Seemann Composites Resin Infusion Molding Process

(Процесс инфузии смолы в производстве композитов по методу Зеемана) Tg - Glass Transition Temperature (Температура стеклования) VAP - Vacuum Membrane-Assisted Low-Pressure Infiltration

(Инфильтрация под низким давлением с помощью вакуумной мембраны) VARTM - Vacuum-Assisted RTM (Метод вакуумного литья под давлением) VARI - Vacuum Assisted Resin Infusion (Инфузия смолы с использованием вакуума)

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Компьютерное моделирование и оптимизация гидротермокинетических процессов в пористых сжимаемых средах на примере вакуумной инфузии композитных изделий»

Введение

Мультифизическое моделирование систем и процессов является одним из наиболее актуальных и востребованных человеческой практикой научных направлений последних десятилетий. Это утверждение подтверждается также тем фактом, что в число приоритетных направлений Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации включен "Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта". Под мультифизическими моделями обычно понимают модели систем и процессов любой сложности, описывающие совместно эволюционирующие различные физические и, возможно, химические явления, информационные процессы и др. Среди большой группы таких систем, требующих мультифизического описания, можно выделить рассматриваемые в представленной работе процессы, представляющие собой комбинацию взаимосвязанных явлений гидромеханики вязкой жидкости в пористых средах, механики, теплофизики, термокинетики и диффузии. Обычно такие модели, широко представленные как в различных технических приложениях, так и в задачах гидрогеологии, характеризуются исключительно высокой вычислительной трудоемкостью, особенно для крупных систем, моделирование которых наиболее продуктивно с использованием метода конечных элементов. Другой важной особенностью таких систем является большая размерность пространства варьируемых параметров (переменных дизайна) и пространства целевых функционалов - характеристик качества (в широком смысле) исследуемой системы. Традиционно и чаще всего задачи оптимизации таких систем формулируются как обратные, предполагающие многократное обращение того или иного, например, генетического алгоритма оптимизации к прямой задаче моделирования. Количество таких обращений может измеряться тысячами, причем их результатом могут быть заведомо неприемлемые решения, т. е. недопустимые по введенным ограничениям. Поэтому проблема снижения вычислительной трудоемкости наряду с проблемой идентификации валидности получаемого решения прямой задачи на ранних стадиях симуляции имеют фундаментальное значение.

Перечисленные проблемы возникают при решении большого числа прикладных задач. В представленной работе их решение иллюстрируется на примере моделирования и оптимизации процесса вакуумной инфузии в производстве композитных конструкций, геометрия которых обычно представляет собой трехмерные тонко- и разностенные фигуры, формируемые из

совокупности поверхностей переменной и двойной кривизны. Важность удовлетворительных показателей качества процесса обусловлена повышенными требованиями к прочностным и усталостным свойствам авиационных конструкций, а также невозможностью исправления выявленных дефектов процесса после его завершении. Трудность получения качественного результата процесса обусловлена многообразием и сложностью явлений, протекающих в ходе его реализации: течения жидкости переменной вязкости в пористой среде с меняющейся проницаемостью, влиянием температуры на кинетические превращения и реологию в связующем (обычно в термореактивной смоле), сложностью картины потоков жидкого связующего в преформе сложной геометрии, что может приводить к образованию неполностью пропитанных участков преформы связующим и даже, так называемых "сухих островов". Важно отметить, что описываемая система характеризуется очень большой размерностью пространства переменных дизайна, куда кроме температуры и давлений входят количества, размещения и пропускные способности (размеры) портов подачи жидкой смолы и вакуумной магистрали.

Аналогичная характеристика может быть дана, например, триботехническим системам на основе пористых подшипников скольжения, а также природным системам, связанным с грунтовыми водами, их отведением и сбором.

В представленной работе традиционно используемая модель Дарси, описывающая течение вязкой жидкости в полностью заполненной пористой среде, заменена уравнением Кана-Хиллиарда фазового поля, реконструирующим границу раздела смола-воздух, и уравнением Ричардса, решением которого является распределение давлений в неполностью насыщенной пористой среде, что отвечает реальной ситуации, имеющей место в процессе вакуумной инфузии. Корректное описание термо-кинетических и реологических превращений в распространяющейся жидкости - полимерном связующем обеспечивается уравнениями термокинетики/конвекции/диффузии и теплопроводности, учитывающим конвективный теплообмен инфузируемой преформы с окружающим воздухом и выделение экзотермического тепла при полимеризации термореактивных смол. Использованный также в подавляющем большинстве работ численный метод конечных элементов / контрольных объемов, суть которого заключается в объединении нескольких конечных элементов в один контрольный объем, требует исключительно мелкого конечно-элементного разбиения для реконструкции движущейся границы раздела смола-воздух с приемлемой точностью, и, следовательно, характеризуется очень большой вычислительной трудоемкостью, не обеспечивая, однако, достаточной точности реконструкции фронта распространяющегося связующего. Этот факт ограничивает применение метода только для моделируемых систем очень простой геометрии. Важным усовершенствованием, предложенным в работе, является новая модель зависимости

вязкости термореактивных смол от температуры и времени, лишенная главного недостатка используемой в коммерческих программных продуктах модели Кастро-Макоско - разрыва непрерывности в окрестности точки желатинизации, приводящего к численной неустойчивости алгоритма моделирования. Модельное описание эволюции степени полимеризации термореактивной смолы в системе реализуется уравнением конвекции-диффузии-термокинетики, которое естественным образом учитывает явление диффузии степени полимеризации при ее превышении некоторого критического значения. Неотъемлемым элементом предлагаемой методологии, обусловливающим ее практическое использование, является обязательная корректировка топологии используемой CAD модели, обеспечивающая регулярность конечно-элементного разбиения, предотвращая, тем самым, искажения фронта распространения жидкости. Использование разработанного модельного представления процесса для его оптимизации делает необходимым максимальное снижение вычислительной трудоемкости и продолжительности симуляций до получения обоснованных надежных оценок ожидаемых критериев качества. С этой целью в работе выполнен анализ группы "предварительных" частных критериев и обосновано формирование обобщенного критерия, позволяющего с большой степенью надежности подсказать результат моделирования на его ранней стадии.

Перечисленные особенности выполненного исследования составляют его научную новизну. Кроме этого, в ходе выполнения исследования был модифицирован ряд экспериментальных методик, необходимых для получения надежных экспериментальных данных о термокинетических и реологических свойствах связующих методами дифференциальной сканирующей калориметрии и диэлектрического анализа.

Изложенное свидетельствует об актуальности разработки эффективных методов моделирования и оптимизации технических и природных систем, в которых реализуются мультифизические процессы, включающие распространение жидкостей переменной реологии в сжимаемых пористых средах при совместном действии больших температур и давлений.

Диссертационная работа посвящена решению указанных выше проблем применительно к процессу вакуумной инфузии термореактивных связующих в пористых преформах при производстве полимер-композитных конструкций, процессу, приобретающему все большую популярность в авиа-, судостроении, ветроэнергетике и других отраслях современного производства.

Как и для других систем, моделирование процессов вакуумной инфузии позволяет заменить сложные натурные эксперименты компьютерными, позволяя существенно сэкономить ресурсы и время на создание новых полимер-композитных конструкций. Это дополнительно повышает актуальность решения задач, связанных с разработкой моделей, численных методов и

программных средств компьютерной симуляции процессов вакуумной инфузии. Важнейшей частью исследований в этой предметной области является также оптимальное проектирование схем и режимов, что позволяет за счет корректного модельного описания всего комплекса происходящих явлений выбрать оптимальные значения определяющих параметров и схемы расположения портов, и в итоге повысить качество процесса и исключить образование неисправимого брака продукции. Именно эти возможности могут обеспечить широкое и эффективное применение результатов данного исследования в производственной практике.

Степень разработанности проблемы. Несмотря на значительное сходство систем, в которых существенны процессы движения вязкой жидкости в пористых средах, они характеризуются существенными различиями. Так, в задачах гидрогеологии имеется значительная неопределенность в границах подземного водного бассейна и в свойствах пористых сред, таких как почвы и горные породы с возможными разломами. В триботехнических системах на основе пористых подшипников скольжения вязкость расположенной в порах жидкой смазки может изменяться в десятки раз в зависимости от режима работы и температур в зоне контакта. Для инфузионных процессов формования композитных конструкций характерно значительное изменение пористости и проницаемости пористых преформ при распространении в них жидкого и испытывающего фазовый переход в гелеобразное и затем в твердое состояние термореактивного связующего.

Наиболее интенсивное изучение процессов вакуумной инфузии в производстве композитов, наблюдаемое в последнее десятилетие, связано с именами таких специалистов, как Correia N.C., Dong C., Garschke C., Govignon Q., Gokce A., Advani S.G., Bickerton S., Osborne T., Bruschke M.V., Grimsley B.W., Fracassi F.T., Visconti I.C., Yuexin D., Struzziero G., Донецкий К.И., Куркин Е.И., Малышева Г.В., Смотрова С.А. и др. Получивший признание, благодаря своей актуальности, и существенно используемый в настоящей работе прогнозный подход к решению оптимизационных задач сравнительно недавно был развит в работах Shmueli G., Yu L., Yang Z., Tang L., Katsonis P., Lichtarge O., Seckin M., Balcioglu H.E.

Более концентрированно основные данные о диссертационной работе представлены

ниже.

Объектом исследования в целом являются технические системы, в которых развиваются процессы распространения жидкостей переменной реологии в пористых средах с изменяющимися пористостью, проницаемостью и теплофизическими свойствами.

Предметом исследования является разработка эффективных методов математического моделирования и оптимизации на основе ранних прогнозов эволюционирующих параметров процессов распространения жидкости с переменной реологией в технических системах,

содержащих замкнутые объемы сжимаемой пористой среды, подверженной действию внешних давлений и температур.

Целями работы являются математическая постановка проблемы и разработка метода и программных средств для решения мультифизической связанной задачи моделирования нестационарного процесса распространения вязкой жидкости, испытывающей термокинетические и реологические превращения в сжимаемой пористой среде с меняющейся проницаемостью под действием зависящего от локализации поля давлений и давлений в портах инжекции жидкости и ее отвода. Данные подходы реализованы для процесса вакуумной инфузии при производстве полимеркомпозитных конструкций с ориентацией на дальнейшее использование при решении обратной задачи оптимизации.

Для достижения поставленных целей были поставлены и решены следующие задачи:

- разработка математической модели распространения фронта движущейся жидкости (границы разделы жидкости и воздуха), обеспечивающей необходимую точность реконструкции его геометрии и возможность локализации изолированных внутренних и краевых непропитанных зон;

- построение модели поля давлений в пористой среде, учитывающей ее частичное заполнение жидкостью;

- разработка уточненных эмпирических зависимостей свойств компонентов системы, исключающих возникновение численных неустойчивостей;

- разработка методологии ускоренной предсказательной оценки результатов на основе концепции прогностического моделирования для значительного снижения вычислительной трудоемкости при использовании разработанного программного продукта при оптимизации процесса.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем. В области математического моделирования:

- разработана модель распространения жидкости переменной реологии в сжимаемой пористой среде с использованием уравнений фазового поля, Ричардса, термокинетики/диффузии/конвекции и теплопроводности, которая корректно учитывает частичную заполненность среды жидкостью и позволяет реконструировать с необходимой точностью геометрию раздела фаз жидкости и воздуха, выявлять и локализовать возможное образование зон, не заполненных связующим;

- разработана модель временной и температурной зависимости вязкости полимеризующейся жидкости, исключающая возникновение численной неустойчивости при ее желатинизации, а также модель диффузии степени полимеризации в уравнении кинетики/конвекции/диффузии,

учитывающие эволюцию во времени поля температур, термокинетического и реологического состояния жидкости, движущейся в пористой среде.

В области численных методов:

- выполнены подбор и согласование параметров комплекса численных методов решения связанной мультифизической задачи моделирования процесса распространения жидкости переменной реологии в пористой среде, обеспечивающие адекватность, численную устойчивость и необходимое быстродействие вычислительного процесса;

- разработан метод раннего прогноза результатов численного решения прямой задачи моделирования, пригодный для эффективного использования в системах оптимизации процессов за счет значительного снижения компьютерных ресурсов.

В области разработки программных комплексов:

- разработаны программные средства решения прямой задачи моделирования и обратной задачи оптимизации исследуемых процессов в конечно-элементном комплексе СОМБОЬ МиШрЬувюБ и программы для идентификации изолированных непропитанных областей пористой среды в пакете МЛТЬЛВ.

Методы исследования. При проведении диссертационного исследования использовались уравнения математической физики, методы статистического анализа и оптимизации, модифицированные методы описания пористых сред и вязких жидкостей, функциональные эмпирические модели их поведения, использующие надежные экспериментальные данные производителей компонентов полимерных композиционных материалов и данные собственных экспериментов. При решении поставленных задач применялись численные методы, реализованные в пакетах СОМБОЬ МиШрЬувюБ и МЛТЬЛВ.

Теоретическая значимость работы заключается в развитии методов моделирования процессов распространения жидкостей сложной реологии в сжимаемых пористых средах с проницаемостью, зависящей от локализации движущейся границы раздела двух флюидов, а также высокопроизводительного метода оптимизации технических систем на основе раннего прогноза целевых критериев.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования разработанного программного обеспечения и методов идентификации зависимостей свойств компонентов по данным экспериментов при оптимальном проектировании технологий формования композитных конструкций инфузионными методами, включая синтез оптимального расположения и пропускной способности портов, температуры подачи связующего и управления температурой подогрева инфузируемой преформы, что позволяет существенно снизить объем, трудоемкость, стоимость пробных испытаний и доработок для обеспечения стабильного качества изделий при минимальной трудоемкости.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы получены в рамках грантов РФФИ № 13-08-90912 мол_ин_нр "Синтез оптимальных режимов полимеризации конструкций из высокопрочных композитов для получения высокой климатической стойкости на основе термокинетического анализа связующих и математической модели процесса" и № 15-08-00849 "Разработка численных и экспериментальных методов создания оптимальной структуры армированных стекло- и углепластиков авиационного применения". Результаты работы использованы и могут быть использованы в дальнейшем в НИР в рамках Программ фундаментальных научных исследований в РФ: 2013-2020 годы и 2021-2030 годы по направлению 1.1.3 "Математическое моделирование", раздел 1.1.3.7 "Моделирование в задачах создания промышленных производств, аэрокосмической техники, машиностроения, разведки, добычи и транспортировки углеводородного сырья, атомной энергетики, робототехники и вычислительной техники".

Как отмечено в информационном письме УЮ-10270 от 30.09.2021, следующие результаты, полученные в соавторстве с коллегами из ЮНЦ РАН, представляют интерес для госкорпорации «Роскосмос»: разработка «усовершенствованной методологии и программных средств моделирования и многокритериальной оптимизации процесса вакуумной инфузии крупногабаритных композитных конструкций с корректным учетом явлений изменения проницаемости пористой преформы при движении фронта связующего, термокинетики, вызванной его полимеризацией, теплофизических процессов, с разработкой модели изменения вязкости связующего с температурой и степенью полимеризации, что обеспечивает сокращение времени и повышения качества дизайна технологии, стабильность, требуемые показатели качества ответственных композитных конструкций, и широкое внедрение малозатратной инфузионной технологии в отечественные отрасли авиа-, судо- и автомобилестроения».

Разработанная программа для ЭВМ «Расчет характеристик качества и производительности вакуумно-инфузионного процесса производства полимеркомпозитных конструкций», внедрена в учебный процесс на кафедре "Авиастроение" Донского государственного технического университета и находится в стадии освоения технологическими службами Ростовского вертолетного производственного комплекса ПАО "Роствертол".

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Постановка, численная реализация и результаты решения прямой связанной задачи моделирования процесса распространения жидкости с изменяющейся реологией в сжимаемой пористой среде, проницаемость которой зависит от расположения и геометрии фронта движущейся жидкости.

2. Модели зависимостей реологического состояния полимеризующейся жидкости от времени и температуры, а также диффузии степени полимеризации.

3. Численный метод прогноза результатов процесса инфузии в пористой среде с использованием группы частных критериев, комбинированного критерия качества процесса и реконструкции фронта Парето.

4. Программное обеспечение для моделирования прямой задачи и оптимизации инфузионного процесса на основе ускоренного прогноза финального значения критерия качества.

5. Результаты исследования эффективности, производительности численного метода, реализованного в среде пакета COMSOL Multiphysics, адекватности результатов решения прямой и обратной задач оптимизации инфузионных процессов, полученных на примере процесса вакуумной инфузии при формовании композитных конструкций сложной геометрии.

Достоверность научных положений и выводов диссертации обоснована использованием фундаментальных положений гидромеханики жидкостей, распространяющихся в пористых средах, термокинетики, теплофизики неоднородных сред, корректностью использованных допущений, подтвержденной результатами моделирования и экспериментов, применением апробированных численных методов и программных средств, а также представлением и критическим обсуждением основных положений и результатов работы на профильных научных конференциях.

Апробация результатов. Предложенные научно-технические решения докладывались и обсуждались на крупнейших профильных научно-технических конференциях, таких как:

- International Symposium on Physics and Mechanics of New Materials and Underwater Applications, PHENMA 2013 (Kaohsiung, Taiwan), PHENMA 2019 (Hanoi, Vietnam);

- 2014 International Conference on Information Science, Electronics and Electrical Engineering, ISEEE 2014 (Sapporo, Japan);

- ICCS23 - 23rd International Conference on Composite Structures & MECHCOMP6 - 6th International Conference on Mechanics of Composites (Porto, Portugal, 2019);

- IMETI 2019 International Multi-Conference on Engineering and Technology Innovation (Kaohsiung, Taiwan);

- XIII Международная конференция по прикладной математике и механике в аэрокосмической отрасли AMMAI2020 (Алушта, 2020);

- 19-я Международная конференция "Авиация и космонавтика" (Москва, 2020);

- 12th International Conference on Mechanical and Aerospace Engineering ICMAE 2021 (Athens, Greece);

- 10th International Conference on Mathematical Modeling in Physical Sciences (UK, Bristol, 2021).

Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 16 работах, список которых приведен ниже.

1. Shevtsov S. N., Wu J. K., Zhilyaev I. V., Huang J. P., Evlanov A. V. Pareto-Based approach to the optimization of schedule for the polymeric composite structures cure process // Инженерный вестник Дона. - 2013. - №. 4 (27). - С. 94. (ВАК)

2. Wu J. K., Huang J. P., Alekseeva O. D., Shevtsova V. S., Shevtsova M. S. Experimental qualification for compressive properties of unidirectional carbon-fiber reinforced composite // Инженерный вестник Дона. - 2015. - №. 3 (37). - C. 184. (ВАК)

3. Хуанг Чун-Пинь. Моделирование процессов вакуумной инфузии в производстве крупногабаритных композитных конструкций // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2021. -№ 3. - С. 172-185. (ВАК)

4. Жиляев И.В., Асташенко Д.С., Шевцов С.Н., Хуанг Ч.П., Снежина Н.Г. Моделирование процесса пост-инфузионного выравнивания пористости и толщины композитных преформ при воздействии управляемых давлений // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. -2022.- Т. 24, № 4 - С. 5-17. (ВАК)

5. Chinchan L., Shevtsov S., Soloviev A., Shevtsova V., Huang J. P. Mechanical testing of polymeric composites for aircraft applications: Standards, requirements and limitations // Advanced Materials. Eds: Chang S.H., Parinov I., Topolov V. Springer Proceedings in Physics. -Vol. 152.-Springer, Cham, 2014. - P. 201-222. (Web of Science, Scopus)

6. Shevtsov S. N., Flek M. B., Wu J. K., Zhilyaev I. V., Huang J. P. Multi-Objective Optimization of Distributed RTM (Resin Transfer Molding) Process for Curing the Large Composite Structures with Varied Thickness // Advanced Materials. - Springer, Cham, 2014. - P. 71-85. (Web of Science, Scopus)

7. Wu J. K., Huang J. P., Shevtsov S., Chinchan L. Identification of thermoset resin cure kinetics using DSC and genetic algorithm // 2014 International Conference on Information Science, Electronics and Electrical Engineering. - IEEE, 2014. - V. 2. - P. 1204-1208.

8. Shevtsov, S., Zhilyaev, I., Chang, S. H., Wu, J. K., Huang, J. P., Snezhina, N. Experimental and numerical study of vacuum resin infusion for thin-walled composite parts // Applied Sciences. - 2020. - V. 10. - No. 4. - P. 1485. (Web of Science, Scopus)

9. Shevtsov S., Zhilyaev I., Chang S. H., Wu J. K., Snezhina N., Huang J. P. Two-stage numerical approach for reliable recognition of dry spots at the VAP infusion of large composite parts of complex shape // Composite Structures. - 2021. - V. 259. - P. 113437. (Web of Science, Scopus)

10. Shevtsov S., Zhilyaev I., Huang J. P., Snezhina, N. Numerical optimization of vacuum assisted manufacturing of aircraft composite parts using the predictive assessment of objectives // 2021 12th

International Conference on Mechanical and Aerospace Engineering (ICMAE). - IEEE, 2021. - P. 125-132. (Web of Science, Scopus)

11. Huang J. P., Zhilyaev I., Snezhina N., Shevtsov S. Evaluation of the vacuum infusion process objectives at the early stages of computer simulation // Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2021. - V. 2090. - No. 1. - P. 012004. (Scopus)

12. Власенко И.Б., Шевцов С.Н., Снежина Н.Г., Huang C.P. Влияние абсорбции влаги на контактную жесткость полимерного антифрикционного покрытия // Повышение износостойкости и долговечности машин и механизмов на водном транспорте. Труды V Международного симпозиума по транспортной триботехнике «Транстрибо-2013». 2013. С. 193197.

13. Хуанг Дж. П., Юдин А. В., Тарасов И. В., Шевцов С. Н. Технология вакуумной инфузии в производстве композитных конструкций: проблемы и перспективы // Подготовка инженерных кадров в условиях цифровой трансформации. - 2019. - С. 104-127.

14. Снежина Н. Г., Жиляев И. В., Шевцов С. Н., Хуанг Ч. П. Компьютерное моделирование инфузионных технологий при производстве полимеркомпозитных конструкций // 19-я Международная конференция «Авиация и космонавтика». - 2020. - С. 605-608.

15. Жиляев И. В., Калинчук В. В., Снежина Н. Г., Хуанг Ч. П., Шевцов, С. Н. Моделирование нестационарного процесса вакуумной инфузии связующего при изготовлении крупногабаритных композитных конструкций авиационного применения // Материалы XIII Международной конференции по прикладной математике и механике в аэрокосмической отрасли (AMMAI'2020). - 2020. - С. 490-492.

16. Жиляев И. В., Калинчук В. В., Снежина Н. Г., Хуанг Чунь-Пинь, Шевцов, С. Н. Моделирование нестационарного процесса вакуумной инфузии связующего при изготовлении крупногабаритных композитных конструкций авиационного применения // Материалы XIII Международной конференции по прикладной математике и механике в аэрокосмической отрасли (AMMAI'2020). - 2020. - С. 490-492.

Данный библиографический список включает 4 статьи в журналах из Перечня ВАК РФ (3 - в журналах по специальности 1.2.2), 6 статей, индексируемых в Web of Science и Scopus, 1 статью, индексируемую только в Scopus, и 5 докладов, индексируемых в РИНЦ. Имеется также одно свидетельство о регистрации программы для ЭВМ (см. Приложение).

Личный вклад соискателя в опубликованных в соавторстве работах состоит в: [1] -разработка оптимизационного алгоритма; [2] - алгоритмизация идентификации параметров эмпирической модели по данным эксперимента; [3] - численная реализация прямой задачи моделирования; [4] - разработка программ и проведение расчетов; [5] - разработка метода

итерационного уточнения модуля сдвига; [6] - анализ репрезентативности частных критериев в задаче многокритериальной оптимизации; [7] - адаптация алгоритма идентификации к различным типам кинетических уравнений; [8] - формулирование граничных условий для уравнений прямой задачи моделирования; [9] - отработка алгоритма идентификации и локализации непропитанных зон пористой среды; [10] - выполнение оптимизационных расчетов на примерах областей сложной 3D геометрии; [11] - выполнение сопоставительного анализа модельных описаний поведения жидкости в триботехнической и инфузионной системах; [12] - исследование возможностей прогноза показателей качества с использованием частных критериев, вычисляемых на ранней стадии симуляции процесса; [13] - выполнение обзора зарубежных источников информации; [14] - исследование адекватности моделей вязкости и диффузии степени полимеризации; [15] - выполнение серии оптимизационных расчетов с использованием разработанного программного средства; [16] - систематизация требуемых экспериментальных данных компонентов моделируемой системы и методов их определения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хуанг Чун-Пинь, 2024 год

Список использованных источников

[1] Bundschuh J. et al. Introduction to the numerical modeling of groundwater and geothermal systems: Fundamentals of mass, energy and solute transport in Poroelastic rocks. - CRC Press, 2010 - 490 p.

[2] Forster C., Smith L. Groundwater flow systems in mountainous terrain: 1. Numerical modeling technique // Water Resources Research. - 1988. - Vol. 24. - No. 7. - P. 9991010.

[3] Li M. et al. Numerical modeling of geothermal groundwater flow in karst aquifer system in eastern Weibei, Shaanxi Province, China // Science in China Series D: Earth Sciences. -2007. - Vol. 50. - No. Suppl 1. - P. 36-41.

[4] Martinez-Santos P., Llamas M. R., Martinez-Alfaro P. E. Vulnerability assessment of groundwater resources: a modelling-based approach to the Mancha Occidental aquifer, Spain // Environmental Modelling & Software. - 2008. - Vol. 23. - No. 9. - P. 1145-1162.

[5] Glynn P., Brown J. Integrating field observations and inverse and forward modeling: application at a site with acidic, heavy-metal-contaminated groundwater // Geochemical Model. Groundwater, vadose Geotherm Syst. - 2011. - 286 p.

[6] McKenna J. R., Blackwell D. D. Numerical modeling of transient Basin and Range extensional geothermal systems // Geothermics. - 2004. - Vol. 33. - No. 4. - P. 457-476.

[7] Gebere, A., Kawo, N. S., Karuppannan, S., Hordofa, A. T., Paron, P. Numerical modeling of groundwater flow system in the Modjo River catchment, Central Ethiopia // Modeling Earth Systems and Environment. - 2021. - Vol. 7. - No. 4. - P. 2501-2515.

[8] Bower K. M., Zyvoloski G. A numerical model for thermo-hydro-mechanical coupling in fractured rock // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. - 1997. -Vol. 34. - No. 8. - P. 1201-1211.

[9] Bear J. Hydraulics of groundwater. - Courier Corporation, 2012. - 569 p.

[10] Arriaga M. C. S., Bundschuh J., Dominguez-Mota F. J. (ed.). Numerical Modeling of Coupled Phenomena in Science and Engineering: Practical Use and Examples. - CRC Press, 2008. - 461 p.

[11] Evans D.C. Self - lubricating bearing // Industrial Lubrication and Tribology, - 1981. -No. 33. - P. 132-138.

[12] Kostornov A. G., Fushchich O. I. Sintered antifriction materials // Powder metallurgy and metal ceramics. - 2007. - Vol. 46. - P. 503-512.

[13] Ebner M., Omasta M., Lohner T., Sperka, P. Krupka I., Hartl M., Stahl K. Local effects in EHL contacts with oil-impregnated sintered materials // Lubricants. - 2018. - Vol. 7. -No. 1. - P. 1.

[14] Овечкин И. В. Повышение триботехнических характеристик упорных подшипников скольжения: канд. техн. наук. - Донской государственный технический университет, 2010. - 158 с.

[15] Akhverdiev K. S., Zadorozhnaya N. S., Mukutadze A. M., Flek B. M. Computation model of composite cylindrical bearing working in steady-state regime for partial filling of gap with lubricant material // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. - 2016. -Vol. 45. - No. 3. - P. 247-251.

[16] Buuren S. Modeling and simulation of porous journal bearings in multibody systems. -KIT Scientific Publishing, 2014. - Vol. 21. - 182 p.

[17] Zhang G., Tong B., Yang S., Shi L., Yin Y. Effect of percolation on hydrodynamic lubrication of rough bilayer porous bearing with circular contact // Industrial Lubrication and Tribology. - 2020. - Vol. 72. - No. 1. - P. 109-115.

[18] Lunn P. Cost-effective resin infusion // Reinforced Plastics. - 2009. - Vol. 53. - No. 1. -P. 38-39.

[19] Young W. B. Development of a helicopter landing gear prototype using resin infusion molding // Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2009. - Vol. 28. - No. 7. - P. 833-849.

[20] Pierce R. S., Falzon B. G. Simulating resin infusion through textile reinforcement materials for the manufacture of complex composite structures // Engineering. - 2017. -Vol. 3. - No. 5. - P. 596-607.

[21] Lee Y. J., Jhan Y. T., Chung C. H., Hsu Y. A prediction method for in-plane permeability and manufacturing applications in the VARTM Process // Engineering. - 2011. - Vol. 3. -No. 7. - P. 691.

[22] Hsiao K. T., Heider D. Vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) in polymer matrix composites //Manufacturing techniques for polymer matrix composites (PMCs). -Woodhead Publishing, 2012. - P. 310-347.

[23] Jhan Y. T., Lee Y. J., Chung C. H. Experimental and numerical investigation of the VARTM process with a sandwich structure // Journal of Composite Materials. - 2012. -Vol. 46. - No. 12. - P. 1417-1430.

[24] Yang B., Jin T., Bi F., Li J. Modeling the resin flow and numerical simulation of the filling stage for vacuum-assisted resin infusion process // Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2014. - Vol. 33. - No. 21. - P. 1976-1992.

[25] Khan L. A., Mehmood A. H. Cost-effective composites manufacturing processes for automotive applications // Lightweight Composite Structures in Transport. - Woodhead Publishing, 2016. - P. 93-119.

[26] Koefoed M. S. Modeling and simulation of the VARTM process for wind turbine blades: Ph. D. dissertation. - Aalborg: Aalborg University, 2003. - 245 p.

[27] Hurtado F. J., Kaiser A. S., Viedma A., Diaz S. Numerical study of the vacuum infusion process for laminated composites with different fiber orientations // Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2015. - Vol. 34. - No. 3. - P. 196-212.

[28] Correia N. C., Robitaille F., Long A. C., Rudd C. D., Simacek P., Advani S. G. Use of resin transfer molding simulation to predict flow, saturation, and compaction in the VARTM process // J. Fluids Eng. - 2004. - Vol. 126. - No. 2. - P. 210-215.

[29] Robinson M. J., Kosmatka J. B. Analysis of the post-filling phase of the vacuum-assisted resin transfer molding process // Journal of Composite Materials. - 2014. - Vol. 48. - No. 13. - P. 1547-1559.

[30] Seong D. G., Kim S., Lee D., Yi J. W., Kim S. W., Kim S. Y. Prediction of defect formation during resin impregnation process through a multi-layered fiber preform in resin transfer molding by a proposed analytical model // Materials. - 2018. - Vol. 11. - No. 10. -P. 2055.

[31] Dong C. An equivalent medium method for the vacuum assisted resin transfer molding process simulation // Journal of composite materials. - 2006. - Vol. 40. - No. 13. - P. 1193-1213.

[32] Garschke C., Weimer C., Parlevliet P. P., Fox B. L. Out-of-autoclave cure cycle study of a resin film infusion process using in situ process monitoring // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2012. - Vol. 43. - No. 6. - P. 935-944.

[33] Govignon Q., Bickerton S., Morris J., Kelly P. A. Full field monitoring of the resin flow and laminate properties during the resin infusion process // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2008. - Vol. 39. - No. 9. - P. 1412-1426.

[34] Dong C. Injection gate definition for improving the accuracy of liquid composite molding process simulation // Journal of Composite Materials. - 2007. - Vol. 41. - No. 15. - P. 1851-1870.

[35] Gokce A., Advani S. G. Simultaneous gate and vent location optimization in liquid composite molding processes // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. -2004. - Vol. 35. - No. 12. - P. 1419-1432.

[36] Liu B., Bickerton S., Advani S. G. Modelling and simulation of resin transfer moulding (RTM)—gate control, venting and dry spot prediction // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 1996. - Vol. 27. - No. 2. - P. 135-141.

[37] Struzziero G., Skordos A. A. Multi-objective optimization of Resin Infusion // Advanced Manufacturing: Polymer & Composites Science. - 2019. - Vol. 5. - No. 1. - P. 17-28.

[38] Saad A., Echchelh, A., Hattabi M., El Ganaoui M. Optimization of the cycle time in resin transfer molding process by numerical simulation // Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2012. - Vol. 31. - No. 20. - P. 1388-1399.

[39] Celle P., Drapier S., Bergheau J. M. Numerical modelling of liquid infusion into fibrous media undergoing compaction // European Journal of Mechanics-A/Solids. - 2008. - Vol. 27. - No. 4. - P. 647-661.

[40] Han S., Mehran E., Massimiliano, M., Doug, K. Three-dimensional numerical flow simulation of resin transfer molding process with draping analysis // Proceedings of the SPE ANTEC. - 2017. - P. 787-792.

[41] Ma L., Athreya, S. R., Mehta R., Barpanda D., Shafi A. Numerical modeling and experimental validation of nonisothermal resin infusion and cure processes in large composites // Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2017. - Vol. 36. - No. 10. -P. 780-794.

[42] Sorrentino L., Bellini C., Carrino L., Leone A., Mostarda E., Tersigni L., AgustaWestland A. C. C. Cure process design to manufacture composite components with variable thickness by a closed die technology // Proceedings of the International Conference on Composite Materials ICCM17, Edinburgh, Scotland. - 2009. - P 1-11.

[43] Struzziero G., Teuwen J. J. E. Effect of convection coefficient and thickness on optimal cure cycles for the manufacturing of wind turbine components using VARTM // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2019. - Vol. 123. - P. 25-36.

[44] Young W. B. Three-dimensional modeling of the filling process in VARTM including the fiber compaction effect // International Journal of Advances in Science, Engineering and Technology. - 2016. - Vol. 4. - No. 3. - C. 122-127.

[45] Kedari V. R., Farah B. I., Hsiao K. T. Effects of vacuum pressure, inlet pressure, and mold temperature on the void content, volume fraction of polyester/e-glass fiber composites manufactured with VARTM process // Journal of Composite Materials. - 2011. - Vol. 45. -No. 26. - P. 2727-2742.

[46] Kazmi S. M. R., Govignon Q., Bickerton S. Control of laminate quality for parts manufactured using the resin infusion process // Journal of Composite Materials. - 2019. -Vol. 53. - No. 3. - P. 327-343.

[47] Khan Z., Yahya G., Umer M., Khan B., Tahir F. Development of resin infusion process for ultralight large composite structures // Advanced Materials Research. - 2011. - Vol. 326. - P. 53-64.

[48] Osborne T. An introduction to resin infusion // Reinforced Plastics. - 2014. - Vol. 58. -No. 1. - P. 25-29.

[49] Govignon Q., Bickerton S., Kelly P. Simulation of the complete resin infusion process // 9 th International Conference on Flow Processes in Composite Materials. - 2008.- P. 1-9.

[50] Govignon Q., Bickerton S., Kelly P. A. Experimental investigation into the post-filling stage of the resin infusion process // Journal of Composite Materials. - 2013. - Vol. 47. -No. 12. - P. 1479-1492.

[51] Hwang S. S., Park S. Y., Kwon G. C., Choi W. J. Cure kinetics and viscosity modeling for the optimization of cure cycles in a vacuum-bag-only prepreg process // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2018. - Vol. 99. - P. 2743-2753.

[52] Garschke C., Parlevliet P. P., Weimer C., Fox B. L. Cure kinetics and viscosity modelling of a high-performance epoxy resin film // Polymer Testing. - 2013. - Vol. 32. -No. 1. - P. 150-157.

[53] Kim D., Centea T., Nutt S. R. Out-time effects on cure kinetics and viscosity for an out-of-autoclave (OOA) prepreg: Modelling and monitoring // Composites Science and Technology. - 2014. - Vol. 100. - P. 63-69.

[54] Khoun L., Centea T., Hubert P. Characterization methodology of thermoset resins for the processing of composite materials—case study: CYCOM 890RTM epoxy resin // Journal of Composite Materials. - 2010. - Vol. 44. - No. 11. - P. 1397-1415.

[55] Castro J. M., Macosko C. W. Studies of mold filling and curing in the reaction injection molding process // AIChE Journal. - 1982. - Vol. 28. - No. 2. - P. 250-260.

[56] Bang K. G., Kwon J. W., Lee J. W. Measurement of the degree of cure of glass fiber-epoxy composites using dielectrometry // Journal of Materials Processing Technology. -2001. - Vol. 113. - No. 1-3. - P. 209-214.

[57] Air - Dynamic and Kinematic Viscosity. [Электронный ресурс] / The Engineering Toolbox., 2020. - URL: https://www.engineeringtoolbox.com/air-absolute-kinematic-viscosity-d_601.html. (Дата обращения: 1.10.2020).

[58] Balvers, J., Bersee, H., Beukers, A., Jansen, K. Determination of cure dependent properties for curing simulation of thick-walled composites // 49th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 16th AIAA/ASME/AHS Adaptive Structures Conference, 10th AIAA Non-Deterministic Approaches Conference, 9th AIAA Gossamer Spacecraft Forum, 4th AIAA Multidisciplinary Design Optimization Specialists Conference. - 2006. - P. 2035.

[59] CIT Composite Materials Italy Corp. [Электронный ресурс] / CIT Composite Materials Italy Corp. Via Quasimodo., 2020. - URL: www.composite-materials.it /pagina.php?cod=125. (Дата обращения: 1.10.2020).

[60] Joven R., Minaie B. Thermal properties of autoclave and out-of-autoclave carbon fiber-epoxy composites with different fiber weave configurations // Journal of Composite Materials. - 2018. - Vol. 52. - No. 29. - P. 4075-4085.

[61] Zhou X. Y., Ruan X., Zhang S., Xiong W., Ullah Z. Design optimization for thermal conductivity of plain-woven textile composites // Composite Structures. - 2021. - Vol. 255. - P. 112830.

[62] Fournier J., Williams G., Duch C., Aldridge G. A. Changes in molecular dynamics during bulk polymerization of an epoxide- amine system as studied by dielectric relaxation spectroscopy // Macromolecules. - 1996. - Vol. 29. - No. 22. - P. 7097-7107.

[63] Rabearison N., Jochum C., Grandidier J. C. A cure kinetics, diffusion controlled and temperature dependent, identification of the Araldite LY556 epoxy // Journal of Materials Science. - 2011. - Vol. 46. - P. 787-796.

[64] Wu D., Larsson R., Blinzler B. A preform deformation and resin flow coupled model including the cure kinetics and chemo-rheology for the VARTM process // International Journal of Material Forming. - 2021. - Vol. 14. - P. 421-434.

[65] Zhao C., Zhang G., Wu Y. Resin flow behavior simulation of grooved foam sandwich composites with the vacuum assisted resin infusion (VARI) molding process // Materials. -2012. - Vol. 5. - No. 7. - P. 1285-1296.

[66] Das M. K., Mukherjee P. P., Muralidhar K., Da M. K., Mukherjee P. P., Muralidhar K. Equations governing flow and transport in porous media // Modeling Transport Phenomena in Porous Media with Applications. - Springer, Cham, - 2018. - P. 15-63.

[67] Bruschke M. V., Advani S. G. A numerical approach to model non - isothermal viscous flow through fibrous media with free surfaces // International Journal for numerical methods in fluids. - 1994. - Vol. 19. - No. 7. - P. 575-603.

[68] Modi D., Johnson M., Long A., Rudd C. Investigation of pressure profile and flow progression in vacuum infusion process // Plastics, rubber and composites. - 2007. - Vol. 36. - No. 3. - P. 101-110.

[69] Grimsley B. W., Cano R. J., Hubert P., Loos A. C., Kellen C. B., Jensen B. J. Preform characterization in VARTM process model development // Proceedings of the 36th International SAMPE Technical Conference. - 2004. - P. 1-14.

[70] Li J. Modeling, design and control of vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) for thickness variation reduction: Ph. D. dissertation. - The Florida State University, 2006. - 168 p.

[71] Wei B. J., Chuang Y. C., Wang K. H., Yao Y. Model-Assisted control of flow front in resin transfer molding based on real-time estimation of permeability/porosity ratio // Polymers. - 2016. - Vol. 8. - No. 9. - P. 337.

[72] Fracassi F. T., Donadon M. V. Simulation of vacuum assisted resin transfer molding process through dynamic system analysis // Journal of Composite Materials. - 2018. - Vol. 52. - No. 27. - P. 3759-3771.

[73] Zhang J., Xu Y. C., Huang P. Effect of cure cycle on curing process and hardness for epoxy resin // Express Polymer Letters. - 2009. - Vol. 3. - No. 9. - P. 534-541.

[74] Mehdikhani M., Gorbatikh L., Verpoest I., Lomov S. V. Voids in fiber-reinforced polymer composites: A review on their formation, characteristics, and effects on mechanical performance // Journal of Composite Materials. - 2019. - Vol. 53. - No. 12. - P. 15791669.

[75] Sharma S., Wetzel K. K. Process development issues of glass—carbon hybrid-reinforced polymer composite wind turbine blades // Journal of composite materials. - 2010. - Vol. 44. - No. 4. - P. 437-456.

[76] Visconti I. C., Durante M., Langella A., Morano U. Flow Front Analysis In Resin Infusion Process // Intelligent Production Machines and Systems. - Elsevier Science Ltd, 2006. - P. 223-228.

[77] Yuexin D., Zhaoyuan T., Yan Z., Jing S. Compression responses of preform in vacuum infusion process // Chinese Journal of Aeronautics. - 2008. - Vol. 21. - No. 4. - P. 370377.

[78] Shmueli G. To Explain or to Predict? - 2010 - Vol. 25 - No. 3. - P. 289-310

[79] Yu L., Yang Z., Tang L. Prediction-based multi-objective optimization for oil purchasing and distribution with the NSGA-II algorithm // International Journal of Information Technology & Decision Making. - 2016. - Vol. 15. - No. 02. - P. 423-451.

[80] Katsonis P., Lichtarge O. CAGI5: Objective performance assessments of predictions based on the Evolutionary Action equation // Human mutation. - 2019. - Vol. 40. - No. 9. -P. 1436-1454.

[81] Se9kin M., Se9kin A. £., Co§kun A. Production fault simulation and forecasting from time series data with machine learning in glove textile industry // Journal of Engineered Fibers and Fabrics. - 2019. - Vol. 14. - P. 1558925019883462.

[82] Balcioglu H. E., Se9kin A. Comparison of machine learning methods and finite element analysis on the fracture behavior of polymer composites // Archive of Applied Mechanics. - 2021. - Vol. 91. - P. 223-239.

[83] Cahn J. W., Hilliard J. E. Free energy of a nonuniform system. III. Nucleation in a two-component incompressible fluid // The Journal of chemical physics. - 1959. - Vol. 31. - No. 3. - P. 688-699.

[84] Richards L. A. Capillary conduction of liquids through porous mediums // Physics. -1931. - Vol. 1. - No. 5. - P. 318-333.

[85] Klunker F. Aspekte zur Modellierung und Simulation des vacuum assisted resin infusion: Ph. D. dissertation. - Clausthal-Zellerfeld, Papierflieger, 2008. - 224 p.

[86] Van Genuchten M. T. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils // Soil science society of America journal. - 1980. - Vol. 44. - No. 5. -P. 892-898.

[87] Zhou C., Yue P., Feng J. J., Ollivier-Gooch C. F., Hu H. H. 3D phase-field simulations of interfacial dynamics in Newtonian and viscoelastic fluids // Journal of Computational Physics. - 2010. - Vol. 229. - No. 2. - P. 498-511.

[88] Shevtsov S., Zhilyaev I., Chang S.-H., Wu J.-K., Huang J.-P., Snezhina N. Experimental and Numerical Study of Vacuum Resin Infusion for Thin-Walled Composite Parts // Applied Sciences. - 2020. - Vol. 10. - No. 4. - P. 1485.

[89] Shevtsov S., Zhilyaev I., Chang S.-H., Wu J.-K., Huang J.-P., Snezhina N. Two-stage numerical approach for reliable recognition of dry spots at the VAP infusion of large composite parts of complex shape // Composite Structures. - 2021. - Vol. 259. - P. 113437.

[90] Yue P., Zhou C., Feng J. J., Ollivier-Gooch C. F., Hu H. H. Phase-field simulations of interfacial dynamics in viscoelastic fluids using finite elements with adaptive meshing // Journal of Computational Physics. - 2006. - Vol. 219. - No. 1. - P. 47-67.

[91] Гинзбург В. Л., Ландау Л. Д. К теории сверхпроводимости // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1950. - Т. 20. - №. 12. - С. 1064-1082.

[92] Gebart B. R. Permeability of unidirectional reinforcements for RTM // Journal of composite materials. - 1992. - Vol. 26. - No. 8. - P. 1100-1133.

[93] Trochu F., Ruiz E., Achim V., Soukane S. Advanced numerical simulation of liquid composite molding for process analysis and optimization // Composites Part A: applied science and manufacturing. - 2006. - Vol. 37. - No. 6. - P. 890-902.

[94] Wu J.-K., Huang J.-P., Shevtsov S., Chinchan L. Identification of thermoset resin cure kinetics using DSC and genetic algorithm // 2014 International Conference on Information Science, Electronics and Electrical Engineering. - IEEE, 2014. - Vol. 2. - P. 1204-1208.

[95] Shah D. U., Clifford M. J. Compaction, permeability and flow simulation for liquid composite moulding of natural fibre composites // Manufacturing of natural fibre reinforced polymer composites. - 2015. - P. 65-99.

[96] Correia N. C., Robitaille F., Long A. C., Rudd C. D., Simacek P., Advani S. G. Analysis of the vacuum infusion moulding process: I. Analytical formulation // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2005. - Vol. 36. - No. 12. - P. 1645-1656.

[97] Gutowski T. G., Cai Z., Bauer S., Boucher D., Kingery J., Wineman, S. Consolidation experiments for laminate composites // Journal of Composite Materials. - 1987. - Vol. 21. -No. 7. - P. 650-669.

[98] Sorrentino L., Bellini C., Gerevini E. New methodology to determine the compressibility curve in a RIFT process // Journal of Composite Materials. - 2014. - Vol. 48. - No. 10. - P. 1233-1240.

[99] Bertling D., Kaps R., Mulugeta E. Analysis of dry-spot behavior in the pressure field of a liquid composite molding process // CEAS Aeronautical Journal. - 2016. - Vol. 7. - No. 4.

- P. 577-585.

[100] Hutchinson J. R., Schubel P. J. A coupled structural and flow approach for numerical simulation of the light resin transfer moulding process. II: Fabric permeability and compaction characterisation, model results and a 6-kW wind turbine blade case study //Journal of reinforced plastics and composites. - 2014. - Vol. 33. - No. 13. - P. 12371257.

[101] Arafath A. R. A., Fernlund G., Poursartip A. Gas transport in prepregs: model and permeability experiments // Proceedings of International Conference on Composite Materials. - 2009. - P. 19.

[102] Lai Y. H., Khomami B., Kardos J. L. Accurate permeability characterization of preforms used in polymer matrix composite fabrication processes // Polymer Composites. - 1997. -Vol. 18. - No. 3. - P. 368-377.

[103] Rodriguez E., Giacomelli F., Vazquez A. Permeability-porosity relationship in RTM for different fiberglass and natural reinforcements // Journal of Composite Materials. - 2004. -Vol. 38. - No. 3. - P. 259-268.

[104] Schramm C., Amann A. Formaldehyde-free, crease-resistant functionalization of cellulosic material modified by a hydrolyzed dicarboxylic acid based alkoxysilane/melamine finishing system // Cellulose. - 2019. - Vol. 26. - No. 7. - P. 46414654.

[105] Xiao X., Zeng X., Bandara P., Long A. Experimental study of dynamic air permeability for woven fabrics // Textile Research Journal. - 2012. - Vol. 82. - No. 9. - P. 920-930.

[106] Um M. K., Daniel I. M., Hwang B. S. A study of cure kinetics by the use of dynamic differential scanning calorimetry // Composites Science and Technology. - 2002. - Vol. 62.

- No. 1. - P. 29-40.

[107] Khattab A. Cure Cycle Effect on High-Temperature Polymer Composite Structures Molded by VARTM // Journal of Composites. - 2013. - Vol. 2013. - P. 1-16.

[108] Zhilyaev I., Brauner C., Queloz S., Jordi H., Luscher R., Conti S., Conway R. Controlled curing of thermoset composite components using infrared radiation and mathematical modelling // Composite Structures. - 2021. - Vol. 259. - P. 113224

[109] Yalcinkaya M. A., Sozer E. M., Altan M. C. Dynamic pressure control in VARTM: Rapid fabrication of laminates with high fiber volume fraction and improved dimensional uniformity // Polymer Composites. - 2019. - Vol. 40. - No. 6. - P. 2482-2494.

[110] Carreira-Perpinan M. A. A review of dimension reduction techniques // Department of Computer Science. University of Sheffield. Tech. Rep. CS-96-09. - 1997. - Vol. 9. - P. 169.

[111] Agrawal G., Bloebaum C., Lewis, K., Chugh K., Huang C. H., Parashar S. Intuitive visualization of Pareto frontier for multiobjective optimization in n-dimensional performance space // 10th AIAA/ISSMO multidisciplinary analysis and optimization conference. - 2004. - P. 4434.

[112] Snyman J. A., Wilke D. N. Practical mathematical optimization. - Springer Science+ Business Media, Incorporated, 2005. - P. 97-148.

[113] Tarantola A. Inverse problem theory and methods for model parameter estimation. -Society for industrial and applied mathematics, 2005. -342 p.

[114] Смотрова С.А., Наумов С.М., Смотров А.В. Технологии изготовления силовых агрегатов авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов. М., Техносфера, 2015. -215 с.

[115] Аксёнов В. Н., Снежина Н. Г., Чотчаева С. К., Алексеева О. Д., Тарасов И. В., Шевцов С. Н. Проблемы обеспечения геометрической корректности компьютерных CAD моделей в системе NX // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2016. -Том. 18. - №. 2-3. - С. 875-880.

[116] Shevtsov S., Zhilyaev I. V., Tarasov I., Wu J.-K., Snezhina N. G. Model-based multi-objective optimization of cure process control for a large CFRP panel // Engineering computations. - 2018. - Vol. 35. - No. 2. - P. 1085-1097.

[117] Shevtsov S., Tarasov I., Axenov V., Zhilyaev I., Wu J.-K., Snezhina N. FEM modelbased optimal control synthesis for curing a large composite structure with CAD imported geometry // MATEC Web of Conferences. - EDP Sciences, 2017. - Vol. 130. - P. 07001.

[118] Kazilas M.C., Partridge I.K. Exploring equivalence of information from dielectric and calorimetric measurements of thermoset cure—a model for the relationship between curing temperature, degree of cure and electrical impedance // Polymer. - 2005. - Vol. 46. - No. 16. - P. 5868-5878.

[119] Kim H.G., Lee D.G. Dielectric cure monitoring for glass/polyester prepreg composites // Composite structures. - 2002. - Vol. 57. - No. 1-4. - P. 91-99.

[120] Куркин Е.И., Чертыковцева В.О., Захваткин Я.В. Экспериментальная оценка вязкости неньютоновской среды с различным содержанием коротких угольных волокон // Известия Самарского научного центра РАН. — 2018. — Т. 20. № 1. — С. 101-105

[121] Kurkin E.I., Chertykovceva V. O., Zakhvatkin Ya. V. Processing a brookfield rotational viscometer measurement results in the MATLAB // Key Engineering Materials 2020. — Vol. 834 — P. 82-89

[122] Kurkin E.I., Chertykovceva V. O. Numerical Investigation of Extremely Viscous Short Fibers-Reinforced Multiphase Anisotropic Fluid Flow in Flat Channel // Lecture Notes in Mechanical Engineering. — 2018. — Issue 204369. — P. 315-328

[123] Симонов-Емельянов И.Д., Соколов В.И., Трофимов А.Н., Шалгунов С.И., Евдокимов Ю.Ю., Смотрова С.А. Пропитка волокнистых армирующих наполнителей полимерными связующими в динамических режимах формования изделий // Конструкции из композиционных материалов. - 2018. - № 1 (149). - С. 14-23.

[124] Смотрова С.А., Гарифуллин М.Ф., Кускова А.Н. Численное моделирование процессов полимеризации связующего и образования остаточных напряжений при формовании конструкций из полимерных композиционных материалов // Конструкции из композиционных материалов. - 2019. - № 3 (155). - С. 15-21.

[125] Yokozeki T., Kuroda A., Yoshimura A., Osagawara T., Aoki T. Evaluation of gas permeability of cfrp laminates under cyclic loadings // Transactions of The Japan Society for Aeronautical And Space Sciences, Aerospace Technology Japan. - 2010. - Vol. 8. - No. 27. - P. 5- 9.

[126] Lai Y. H., Khomami B., Kardos J. L. Accurate permeability characterization of preforms used in polymer matrix composite fabrication processes // Polymer Composites. - 1997. -Vol. 18. - No. 3. - P. 368-377.

[127] Kurkin E.I., Spirina M.O. Accuracy of the short fibers reinforced composite material plasticity models // Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2021. - Vol. 1925. - No. 1. - P. 012040.

[128] Kurkin E., Spirina M., Espinosa Barcenas O.U., etc. Calibration of the PA6 Short-Fiber Reinforced Material Model for 10% to 30% Carbon Mass Fraction Mechanical Characteristic Prediction // Polymers - 2022. - Vol. 14. - No. 9. - P. 1781.

[129] Базаев Е.М., Лунина Е.В., Зарецкая Г.Л., Привалов А.А., Руднева Т.В., Смотрова С.А., Шаныгин А.Н. Математическое моделирование объемных бесшовных текстильных наполнителей для конструкций из ПКМ // Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности (ИНН0ВАЦИИ-2020): сборник материалов Международной научно-технической конференции. Часть 1.-М.: ФГБОУ ВО «РГУ им. АН Косыгина», 2020.-271 с. - 2020. - С. 214.

[130] Базаев Е.М., Лунина Е.В., Зарецкая Г.Л., Привалов А.А., Руднева Т.В., Смотрова С.А., Шаныгин А.Н. Актуальность математического моделирования объемных структур текстильных наполнителей для армирования конструкций из композиционных материалов // Сборник материалов Международной научно-технической конференции «International Conference on Aviation Motors - ICAM 2020 (Moscow, Russia, May 18-21, 2021)», Том 2. - Москва: ФГУП «ЦИАМ», 2021. - С. 608-611.

[131] Bazaev E.M., Zaretskaya G.P., Privalov A.A., Shanygin A.N., Smotrova S.A. Relevance of mathematical modelling of textile fillers' 3-D structures for composite materials reinforcement // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - V. 1891(1). - P. 012030.

[132] Xiao S., Wang P., Soulat D., Gao H. Thermo-mechanical characterisations of flax fibre and thermoplastic resin composites during manufacturing // Polymers. - 2018. - Vol. 10. -No. 10. - P. 1139.

[133] Зиченков М.Ч., Ковалев И.Е., Корнилов А.Б., Корнилов Г.А., Смотров А.В., Смотрова С.А. Концептуальные аспекты разработки перечня стандартных образцов из ПКМ для развития методологии активного теплового неразрушающего контроля изделий // Авиационная промышленность. - 2021. - № 1. - С. 36-46.

[134] Kurkin E.I., Spirina M.O. Accuracy of the short fibers reinforced composite material plasticity models // Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2021. - Vol. 1925. - No. 1. - P. 012040.

ПРИЛОЖЕНИЕ. СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ, АКТ О ЕЕ ВНЕДРЕНИИ И ПЕРВЫЕ СТРАНИЦЫ ИЗ ПИСЬМА ГОСКОРПОРАЦИИ «РОСКОСМОС»

diffih

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ II ВЫСШЕГО ОБРАЮВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное юсу даре ¡венное бюджетное обрашвательное учреждение высшего образовании «Донской государственный технический университет»

_(ДГТУ)_

344003, г. Ростов-на-Дону. пл. Гагарина. 1 ОКПО 02069102

ОГРН 1026103727847

Приемная ректора т.8(863) 273-85-25 ИНН/КПП 6165033136/616501001

Общий отдел т.8( 863) 273-85-11

Факс т.8(863) 232-79-53

E-mail: [e-mail]

«УТВЕРЖДАЮ»

АКТ ВНЕДРЕНИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ RU 2023614406 "РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК КАЧЕСТВА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВАКУУМНО-ИНФУЗИОННОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРКОМПОЗИТНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ" в учебный процесс, реализуемый на кафедре «Авиастроение» Донского государственного технического университета

Мы, нижеподписавшиеся, Зимовнов О.В. - декан факультета «Авиастроение», канд.техн., доцент: Флек М.Б. - заведующий кафедрой «Авиастроение», докт.техн.наук, профессор; Снежина Н.Е. - канд.техн.наук, доцент кафедры «Авиастроение» и Шевцов C.H. - докт.техн.наук, зав. лабораторией «Транспорт, композиционные материалы и конструкции» ФИЦ ЮНЦ РАН, профессор кафедры «Авиастроение» (по совместительству), научный руководитель внедряемых результатов, составили настоящий АКТ ВНЕДРЕНИЯ названной программы для ЭВМ в учебный процесс кафедры «Авиастроение».

Авторами - разработчиками программы для ЭВМ RU 2023614406 являются:

- Шевцов Сергей Николаевич, Федеральный Исследовательский Центр Южный Научный Центр РАН;

- Жиляев Игорь Витальевич, University of Applied Sciences Northwestern Switzerland FHNW;

- Снежина Наталья Геннадьевна, Донской государственный технический университет;

- Хуанг Чун-Пинь, Южный федеральный университет.

Программа для ЭВМ RU 2023614406 разработана в результате выполнения в 2021 - 2022 г.г. плановой темы Российской академии наук «ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА, СТРУКТУРЫ, СВОЙСТВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СОЗДАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ И КОНСТРУКЦИЙ ТРИБОТЕХНИЧЕСКОГО И АЭРОКОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ» (гос.per. 122020100339-7), в котором наряду с сотрудниками ЮНЦ РАН принимали участие соисполнители на основе действующих договоров о творческом сотрудничестве. Программа предназначена для расчета характеристик качества и

производительности вакуумно-инфузионных процессов производства полимеркомпозитных конструкций по результатам моделирования, для оптимального выбора схем и режимов процесса на основе геометрии конструкций, импортируемой в форме CAD модели. В программе выполняется решение нестационарной связанной задачи, включающей уравнение фазового поля (эволюция фронта связующего в пористой преформе), уравнение Ричардса (распределение давлений в пористой среде с частично импрегнированным жидким связующим), автокаталитическое уравнение (кинетическое состояние связующего и экзотермическая теплота реакции полимеризации) и уравнение теплопроводности (распределение температуры в преформе) в системе конечноэлементного моделирования Comsol Multiphysics, позволяя идентифицировать сухие и частично импрегнированные области в преформе, а также оптимизировать схему и режимы процесса. Областью применения являются высокотехнологичные отрасли, авиа- и судостроение.

Указанная программа для ЭВМ внедрена и используется в учебном процессе подготовки бакалавров направления «Авиастроение», профиль «Вертолетостроение» 2021-2023 г.г. при изучении следующих дисциплин:

-«Математическое моделирование»;

-«Основы автоматизации проектно-конструкторских работ»;

-«Прочность конструкций»;

-«Технология композиционных материалов и конструкций»;

-«Технологическая практика, 3 курс»;

-«Преддипломная практика»;

-«Выполнение и защита выпускной квалификационной работы»;

Результатами использования программы для ЭВМ RU 2023614406 являются:

- приобретение и закрепление обучающимися навыков работы с современными CAD / САЕ технологиями;

- понимание процессов, происходящих при инфузионных методах производства конструкций из полимерных композитов, освоение средств анализа характеристик производительности и качества, многокритериальной оптимизации;

- повышение готовности обучающихся к выполнению профессиональных обязанностей в условиях серийного авиационного предприятия по завершении обучения.

Декан факультета «Авиастроение»

Заведующий кафедрой «Авиастроение»

О.В. Зимовнов

М.Б. Флек

Доцент кафедры «Авиастроение»

Н.Г. Снежина

Научный руководитель

С.Н. Шевцов

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ ПО КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ «РОСКОСМОС» (Госкорпораиия «Роскосмос»)

ПЕРВЫЙ ЗАМЕСТИТЕЛЬ ГЕНЕРАЛЬНОГО ДИРЕКТОРА

Щешоша ул., д. 42, стр. 1,2, г. Москва, 129110 Тел. [phone]. Факс [phone] E-mail: [e-mail] http://www.roscosmos.ru

1 [равительство Российской Федерации

ОКПО 00084008 ОГРН 1157700012502 ИНН/КПП 7702388027/770201001

30.09.2021 № УЮ-10270

О представлении информации_

Поручение Правительства Российской Федерации от 07.09.2021 № ДЧ-П8-12225

В соответствии с поручением Заместителя Председателя Правительства Российской Федерации Д.Н.Чернышенко представляю информацию о заинтересованности Госкорпорации «Роскосмос» в использовании результатов научных исследований, выполненных в 2020 году в рамках реализации Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2012-2020 годы.

Приложение: результаты научных исследований на 30 л.

Ю.М.Урличич

О СП

Исп.: Шепелев Максим Александрович Тел.: [phone], доб. 25-46

2005248034006

ПРИЛОЖЕНИЕ

Результаты научных исследовании, выполненных в 2020 году в рамках реализации Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2012-2020 годы, представляющие

интерес для Госкорпорацин «Роскосмос» и ее организаций

Номер и наименование направления фундаментальных исследований Полученные результаты

I. Математические науки

2 Вычислительная математика ФИЦ И1ТМ им. М.В. Келдыша РАН Разработаны высокопроизводительные пучковые алгоритмы адаптивного синтеза малозатратных баллистических сценариев для межпланетных полетов КА с использованием гравитационного рассеяния небесных тел (гравитационных маневров) в точных эфемеридах. В качестве ключевого элемента инструментария создан алгоритм селекции отраженных и переотраженных пучков виртуальных траекторий КА (десятки миллионов вариантов) на основе свойств инвариантности величины асимптошческой скорости КА (суть интеграла Якоби ограниченной задачи трех тел) при совершении гравитационных маневров с одним небесным телом Показано, что для формирования спектра асимптотических скоростей необходима реализация «внешних», перекрестных гравитационных маневров. Доказана сходимость функциональной зависимости, соответствующей интегралу Якоби, у синтезируемых траекторий к значению интеграла Якоби при совершении гравитационного маневра (квадратичная зависимость от асимптотической скорости).

3. Математическое моделирование ФИЦ ИИМ им. М.В. Келдыша РАН Проведены массовые расчеты оптимальных но топливу или времени полета траекторий космических аппаратов (КА) с двигателем малой тяги, начинающихся с геопереходной или средневысокой орбиты, а заканчивающихся на низкой окололунной орбите. Вариации ключевых характеристик перелета (затрат топлива, времени полета) от положения Луны на орбите и взаимной ориентации начальной орбиты КА и орбиты Луны достигают десятков процентов Оптимальные по быстродействию траектории позволяют сократить длительность перелета вдвое, однако требуют до 40-50% больше топлива. Исследование показало, что при раскрутке с геопереходной орбиты КА должен иметь внушительную радиационную защиту, так как долгое время движется в приэкваториальной зоне околоземного пространства, где концентрация заряженных

частиц максимальна, накапливая при этом большую дозу излучения. Поэтому более предпочтителен старт со средневысокой орбиты Для микро- и наноспупшков такая возможность открывается, например, в случае попутного запуска с навигационными спутниками, расчеты, выполненные для трех уровней тяговооруженности и удельного импульса, показывают, что для достижения баланса между временем полета и затратами топлива следует выбирать двигатель, обеспечивающий начальный уровень тяговооруженности 0.14-0.15 мм/с2.

Решена задача поиска начальных данных и дальнейшего поддержания группы из четырёх близко летящих спутников, образующих в течение всей миссии правильный тетраэдр Найдены необходимые и достаточные условия, налагаемые на движение спутников, при которых форма и размер тетраэдра, формируемого спутниками, сохраняются в упрощённой модели движения Описаны семипараметрические семейства решений. Исследована чувствительность группы к начальным данным движения спутников. Разработана методика построения алгоритма управления относительным движением спутников в группе на основе прямого метода Ляпунова с использованием геометрических характеристик опорных орбит. Построен алгоритм управления тетраэдральной формацией с учётом особенностей исполнения при использовании сил аэродинамического сопротивления Показано, что построенное управление способно поддерживать тетраэдр на протяжении от одною до нескольких месяцев Ниже приведен результат работы алгоритма, показывающий, что форма (качество на рисунке) тетраэдра, построенного из четырёх спутников, сохраняется при движении группы по орбите

В рамках задачи развития системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (ОКП) создана статистическая модель распределения малоразмерной фракции космического мусора (КМ) в ОКП, образующеюся в результате разрушений космических объектов. С помощью этой статистической модели проведено математическое моделирование эволюции малоразмерной фракции КМ с целью получения общего представления об эволюции и сроке жизни фрагментов КМ размером от 0,01 до 1 мм на орбитах полёта реальных космических группировок и отдельных космических аппаратов. Получена оценка времени существования КМ в зависимости от значения отношения площади космических объектов к их массе. Предложена методика прогнозирования параметров распределения в ОКП фрагментов КМ, образовавшихся в результате разрушения космического объекта. Для более точного прогнозирования указанных параметров разработанная методика использует модели гауссовой смеси распределений для учета нелинейных эффектов. Приведены примеры эволюции малоразмерной фракции КМ в ОКП и определение параметров, характеризующих распределения фрагментов разрушения космических объектов. Баллнсгнко-навигационное обеспечение управления полётом и выполнения научной программы космического аппарата «Спектр-РГ». В 2020 г. выполнен расчет шести коррекций, обеспечивающих удержание на квазипериодической орбите в районе либрациошюй точки 12. Сформирована геометрия орбиты, необходимая

для обеспечения условий видимости космического аппарата с отечественных станций слежения Выполненные работы позволили получить новые данные телескопами АЛТ-ХС и еЯ081ТА, установленными на борту космического аппарата «Спектр-РГ», для построения карты Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения

ИАП РАН

Предложены новые схемы испытаний на сверхыногоцикловую усталость (СВМУ) Рассматривалась проблема разрушения материалов и элементов конструкций при сверхмногоцикловом режиме на1ружения. Показано, что многие ответственные элементы конструкций, такие как диски и лопатки газотурбинных двигателей, могут быть подвержены высокочастотному нагруженню малой амплитуды, тем не менее приводящему к разрушению в эксплуатации Подобные эксплуатационные нагрузки являются многоосными и для их изучения требуются специальные нагружающие устройства Приведен пример расчета установки и образцов для проведения исследований на сверхмногоцнкловую усталость при одноосном трехточечном изгибе и при двухосном изгибе. Показано, что при помощи пьезоэлектрических испытательных машин можно добиться разрушения конструкционных материалов в области СВМУ.

Лазеры с ультракороткими импульсами имеют широкое промышленное применение, в особенности, в высокотехнологичных отраслях Наиболее востребованные и современные приложения включают в себя лазерное упрочнение материалов, лазерную абляцию в жидкость, аддитивные технологии и лазерное структурирование поверхностей материалов. Эти и другие важные области применения лазерных технологий объединяет общий принцип: существенная часть лазерного воздействия на вещество вызывается сгенерированной в результате нагрева ударной волной Для математического моделирования затухания лазерно-инлуцированной ударной волны в объемной металлической мишени использовалась модель, основанная на решении двумерных уравнений Эйлера. На примере облучения алюминиевого образца размерами 2000x500 им на сетке 2000x500 ячеек произведено гидродинамическое прямое численное моделирование распространения индуцированной лазером ударной волны в металле Исследованы стадии сначала плоского, затем квазиполусферичсского распространения волны и дальнейшего затухания ударной

Разработаны усовершенствованная методология и программные средства моделирования и многокритериальной огггимизации процесса вакуумной инфузии в производстве крупногабаритных композитных конструкций с корректным учетом явлений изменения проницаемости пористой преформы при движении фронта связующего, термокинетики, вызванной его полимеризацией, теплофизических процессов, с разработкой модели изменения вязкосги связующего с температурой и степенью полимеризации, что I обеспечивает сокращение времени и повышение качества дизайна технологии, стабильность, требуемые

показатели качества ответственных композитных конструкций, и широкое внедрение малозатратной инфузионной технологии в отечественные отрасли авиа-, судо-, автомобилестроения.

. г,:; дпо гл;;

Выполнено аналитическое моделирование полей тензоров конечных деформаций в окрестности точек разрыва пластических течений. Установлена связь тензоров с разрушением материалов в технологических процессах изготовления и эксплуатации конструкции На основе анализа начально-краевой задачи для модели раднацнонно-кондуктивного теплообмена изучаются тепловые процессы, возникающие при внутривенной лазерной абляции. Ставится задача оптимального управления, заключающаяся в приближении решения начально-краевой задачи к заданному температурному профилю в определенной точке модельной области В качестве управления берутся мощности источника, идущие на излучение и нагрев карбонизированного наконечника оптоволокна. Предложен и численно реализован итерационный алгоритм решения поставленной задачи.___

5 Теоретическая информатика и дискретная математика

ИМ им. СЛ.Соболева СО РАП

Построены и исследованы новые модели и алгоритмы решения для задач теории расписаний по оперативному управлению складом.

Разработаны точные и приближенные алгоритмы их решения полиномиальной трудоемкости для цеховых задач теории расписаний, в которых работы требуют дополнительного ресурса в течение всего времени их выполнения изучена комбинаторная сложность.

Разработан гибридный алгоритм построения расписаний многопродуктового производства для задач большой размерности. Экспериментально показано преимущество предложенного алгоритма в сравнении с известным ранее алгоритмом по качеству решений и времени счета Исследована сложность задачи минимизации общего времени обработки идентичных деталей в роботизированных производственных системах. Предложены новые полиномиальные приближенные алгоритмы с константной оценкой точности для задач составления энергетически эффективных расписаний с многопроцессорными работ ами.