История создания и работы подразделения. Ключевые персоны деятельности подразделения.
В 1987 г. для решения технологических задач в рамках государственной программы “Высокотемпературная сверхпроводимость” в ИМАШ УрО РАН был создан временный научный коллектив ИМПУЛЬС. В ВНК ИМПУЛЬС вошли сотрудники лаборатории "Автоматизированных кузнечно-прессовых комплексов": с.н.с., к.т.н. А.Г. Залазинский (руководитель ВНК), с.н.с., к.т.н. В.В.Битков, с.н.с., к.т.н. А.Ф. Гуничев и инженер В.Л. Колмыков. По проекту 2076 “Импульс Г-23” ИМАШ УрО РАН «Создание комплекса экспериментального и прецизионного опытно-промышленного оборудования для изготовления образцов композитного стабилизированного сверхпроводника» (рук. проекта Колмогоров В.Л.) в творческом содружестве с ВНИИНМ (г. Москва) были выполнены исследования деформируемости при прессовании композитов с иттриевыми и висмутсодержащими ВТСП-керамиками. Некоторые результаты работы опубликованы в монографии "Пластическое деформирование структурно-неоднородных материалов"/ Авт.: Залазинский А.Г. Екатеринбург: УрО РАН, 2000, 492 с.
В 1992 г. руководитель ВНК ИМПУЛЬС А.Г. Залазинский защитил докторскую диссертацию на тему: “Системное моделирование и совершенствование технологии изготовления композитов электротехнического назначения” по специальности 05.16.05 - Обработка металлов давлением.
В 1995 г. ВНК ИМПУЛЬС был преобразован в сектор системного моделирования, а в 1998 г. преобразован в лабораторию системного моделирования. В качестве направления фундаментальных исследований лаборатории было определено: развитие механики деформирования структурно-неоднородных тел: волокнистых металлических композитов, пористых тел, неоднофазных металлических материалов, развитие и применение феноменологических теорий схватывания и разрушения, развитие структурной реологии композитов. В качестве направлений прикладных исследований выбраны: моделирование и совершенствование производства сверхпроводящих композитов, создание технологий и разработка инструмента для производства композитов электротехнического и иного назначения, фильтров и проволоки из тугоплавких материалов, микропроволоки, шовного материала медицинского назначения.
В 2000 г. в лаборатории работало 11 сотрудников, в числе которых было 2 доктора наук, 4 кандидата наук, 3 аспиранта. Средний возрастной состав лаборатории был 33 года. Научное руководство лабораторией системного моделирования осуществлял член-корр. РАН, профессор Колмогоров В.Л.; заведующим лабораторией системного моделирования был избран д.т.н., профессор Залазинский А.Г.
Сотрудники лаборатории принимали активное участие в работе по программе “ Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки”. Семь сотрудников лаборатории работали по контрактам в УГТУ-УПИ, где вели преподавательскую работу, в частности: д.т.н. А.Г. Залазинский - профессор кафедры информационные технологии и автоматизации проектирования; д.т.н., проф. А.М. Антимонов - зав. кафедрой технологии машиностроения; д.т.н. А.П. Поляков – профессор кафедры информационные технологии и автоматизация проектирования; А.А. Лаптев – старший преподаватель кафедры детали машин.
Схема взаимодействия лаборатории с научными организациями
и промышленными предприятиями (2000 г.)
В рамках основных направлений деятельности лаборатории системного моделирования предложена методология решения задач деформирования и разрушения структурно-неоднородных материалов имеющих регулярную структуру с учетом различных иерархических уровней и решены тестовые задачи по исследованию влияния геометрии элементов структуры на процессы деформирования и разрушения. В 2006 г. выполнялись работы по проекту ОЭММПУ РАН "Разработка теории и основ технологии интенсивной деформации микро- и нано-размерных композитов с сотовой структурой для создания новых материалов с уникальными свойствами". Государственный контракт №10104-71/ОЭММПУ-12/079-351/190905-172 от 19.09.2005. (руководитель проекта член-корреспондент РАН, профессор В.Л. Колмогоров).
Исследование неоднородности образцов сверхпроводящего композита:
с.н.с., к.т.н. Битков В.В., в.н.с., д.т.н., Поляков А.П.,
зав. лаб., д.т.н. Залазинский А.Г.
(2008 г.)
Сотрудники лаборатории системного моделирования на предприятии АО “УРАЛХИММАШ”:
м.н.с. Поляков П.А., н.с., к.т.н. Березин И.М.,
зав. лаб., д.т.н. Залазинский А.Г., н.с. Крючков Д.И.,
начальник цеха Горяев А.И. (2014 г.)
В 2008 г. с использованием экспериментально-аналитического метода моделирования процессов деформации металлических материалов и феноменологической теории разрушения выполнено математическое моделирование напряжённо-деформированного состояния и повреждённости композитов электротехнического назначения.
В 2011-2013 г.г. с использованием экспериментально-аналитического метода выполнено моделирование процесса выдавливания волокнистых композитов, включающее в себя экспериментальное определение уравнений линий тока и деформаций волокон в продольном и поперечном направлении относительно оси прессования с последующим расчетом энергосиловых параметров процесса и прогнозированием повреждённости компонентов материала на основе феноменологической теории разрушения.
Лаборатория системного моделирования поддерживает творческое содружество с промышленными предприятиями Урала, активно участвует в подготовке научных кадров. Была защищена диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Поляковым А.П. (2008 г.) и кандидатские диссертации: Соколовым М.В. (1998 г.), Бывальцевым C.В. (2010 г.), Залазинской Е.А. (2010 г.), Березиным И.М. (2013 г.), Крючковым Д.И. (2016 г.), Поляковым П.А. (2019 г.).
С 2017 г. по настоящее время лабораторией руководит д.т.н. Швейкин В.П. Всего в составе лаборатории 9 сотрудников, из них 2 доктора наук и 5 кандидатов наук.
Участие в грантах и проектах.
Грант РФФИ-Урал №01-01-96465 «Разработка теоретических основ и параметров технологии процесса пластического деформирования композитов с сотовой структурой для изготовления тончайшей проволоки в пучке и фильтрующих элементов» (Первый региональный конкурс фундаментальных научных исследований РФФИ “Урал-2001”), (2001-2003 г.г.).
Грант РФФИ №05-08-01464 «Системный анализ и компьютерное моделирование динамического взаимодействия деформируемых тел и создание новых образцов машин ударного действия» (2003-2008 г.г.).
Проект ОЭММПУ РАН «Структурная механика материалов и элементов конструкций. Взаимодействие нано-, микро-, мезо-, и макромасштабов при деформировании и разрушении» (2003-2005 г.г.).
Проект ОЭММПУ РАН «Развитие механики многомасштабного (от нано- к макромасштабам) деформирования и разрушения как основы проектирования новых материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками» (2006-2007 гг.).
Междисциплинарный проект с ИМет УрО РАН 12-М-13-2028 «Разработка фундаментальных основ технологии деформирования металлических порошков методом полунепрерывного выдавливания волочения прутков».
Важнейшие фундаментальные и прикладные результаты подразделения.
разработаны модельные представления о взаимосвязи процессов, деформации, разрушения, трения и износа конструкционных, волокнистых и микронеоднородных металлических материалов на нано-, микро-, мезо-, и макромасштабных уровнях;
выполнено моделирование процессов совместной пластической деформации разнородных металлических материалов для разработки экологически безопасных ресурсосберегающих технологий изготовления тончайшей проволоки и композитов;
разработаны технологии изготовления микропроволоки для фильтров очистки агрессивных жидкостей и газов волочением ее в пучке с вязким пластическим наполнителем;
разработана технология изготовления шовной металлической нити и атравматических игл из сплавов титана, применяемых в медицине;
выполнено моделирование и математическое обеспечение технологии полунепрерывного выдавливания прутков и проволочной заготовки (контракт с фирмой Sandia National Lab. U.S.).
