Page 46 - TEHSOVET premium #5-2021

2021 май
ТЕХСОВЕТ премиум

Промзона

Последние разработки для выбора

и оптимизации свойств материалов

В статье рассмотрены функциональные возможности базы данных
Total Materia с точки зрения оптимизации свойств, в том числе веса,
посредством корректного выбора материалов. Кратко упоминая другие
аспекты базы данных, предназначенные для сложных инженерных рас-
четов и моделирования, в статье описываются возможности сравнения
и анализа свойств для тысяч самых разнообразных материалов.

Невозможно переоценить важность точ- пах рабочего процесса проектирования и
ной информации о свойствах материалов моделирования, от концептуального проек-
для инженерных расчетов и моделирова- тирования до моделирования формования и
ния, таких как CAE/CAD и FEA. Обычные производства.
механические свойства, такие как предел Рис. 2. Комбинация различных критериев и требо-
текучести, предел прочности, твердость и Примеры использования ваний к свойствам для поиска списка материалов
пластичность, могут отличаться более чем Информацию о материалах и их свой-
в десять раз для конструкционных сталей ствах можно использовать в разных инже- В качестве актуального примера в базе
при комнатной температуре в зависимости нерно-технических работах, но в качестве данных можно легко найти плотность как
от легирующих элементов, термообработки типичных примеров можно выделить четы- один из основных факторов веса конструк-
и изготовления. В связи с этим аппроксима- ре варианта использования: ции.
ция с использованием типичных значений 1. Детальный анализ свойств известного Что касается общего обзора свойств, ин-
свойств для некоторых групп сплавов может материала. тересным аспектом являются расширенные
привести к серьезным ошибкам [1]. 2. Поиск материала или нескольких ма- данные о нелинейных механических свой-
База данных свойств материалов Total териалов по требуемому набору свойств и ствах, которые обычно очень трудно най-
Materia была разработана с целью помочь условий. ти. Для решения этой проблемы была раз-
44 инженерам преодолеть эти сложности и 3. Выбор лучшей альтернативы из груп- работана специальная часть базы данных,
снизить риски возникновения ошибок при пы материалов. содержащая кривые напряжения-деформа-
выборе материала, а также для экономии за 4. Концептуальное проектирование с ции, данные о пластичности, циклические
счет использования более дешевых и доступ- первичным подбором материалов. свойства, механику разрушения и свойства
ных альтернативных материалов. На сегод- Первый вариант использования в прин- ползучести. В процессе разработки было со-
няшний день Total Materia содержит более 20 ципе является наиболее простым и может брано, проверено и обработано более 2 200
млн записей о механических, физических и быть легко применен в Total Materia. По мар- экспериментальных данных, начиная от
др. свойствах для более чем 450 тыс. матери- ке материала пользователь может просмо- относительно больших сборников данных
алов со всего мира, а также инструменты для треть механические, физические и др. свой- и заканчивая отдельными статьями, дати-
выбора и сравнения материалов и свойств. ства в табличном или графическом формате руемыми более 60 лет назад, и последними
База данных применяется на различных эта- (рис. 1). доступными экспериментами. Кроме того,
была разработана запатентованная методо-
логия для обработки исходных данных, со-
стоящая из определенного набора алгорит-
мов выборки, обработки и оценки данных
для каждого из пяти модулей расширенных
свойств [3].
Во втором примере использования мате-
риал неизвестен, но отправной точкой явля-
ются механические и др. свойства, получен-
ные с помощью структурных расчетов или
др. методов. Используя логические операто-
ры «И» и «ИЛИ», пользователь может комби-
нировать требуемые значения механических
и физических свойств для определения усло-
вий, которым должны соответствовать мате-
риалы (рис. 2).
В результате предоставляется список
материалов, соответствующих заданным
критериям, который может включать до
тысяч материалов. При необходимости
список этих результатов затем может быть
перенесен в др. модули базы данных, чтобы
a б обеспечить процесс выбора обширным на-
Рис. 1. a – Пример отображения физических свойств; б – Кривые напряжение-деформации бором свойств: пользователь может комби-
для различных скоростей деформации и температуры материала нировать критерии механических свойств