Учёные ЮНЦ РАН под руководством г.н.с. ЮНЦ РАН, д.т.н. Сергея Шевцова, начали работу на новом программном комплексе COMSOL Multiphysics, по большей части основанном на методе конечных элементов.

Учёные ЮНЦ РАН начали работу на новом программном комплексе COMSOL Multiphysics, по большей части основанном на методе конечных элементов. 
Он предназначен для математического моделирования различных физических процессов.
Работа ведётся под руководством главного научного сотрудника ЮНЦ РАН, доктора технических наук Сергея Шевцова.

Старший научный сотрудник ЮНЦ РАН, кандидат физико-математических наук Валерий Чебаненко:

"Метод конечных элементов позволяет численно решать физические задачи, аналитическое решение которых либо невозможно, либо очень трудоемко. Также одной из отличительных особенностей данного метода является решение задач в неканонических областях, т. е. отличных от простейших геометрических фигур. Данные качества сделали программные комплексы на основе метода конечных элементов одним из главных инструментов инженеров и исследователей.
Использование подобных программных комплексов в исследованиях позволяет в известной степени облегчить или даже заменить процесс проведения физических экспериментов, при условии использования экспериментально подтвержденных моделей. Кроме того, использование методов компьютерного моделирования позволяет лучше понимать процессы, происходящие в исследуемых образцах в ходе эксперимента. Это, в свою очередь, позволяет на дальнейших этапах проводить оптимизацию исследуемых конструкций и процессов.
В частности, в рамках выполнения госзадания в нашей лаборатории проводятся исследования и разработка методологии определения дефектов в конструкциях из композитных материалов на основе применения упругих волн. Данная задача относится к разделу неразрушающего контроля конструкций. Проще говоря, это такие методики исследования конструкций, которые не повреждают исследуемый объект. Подобные методики полезны на производстве при контроле качества изготавливаемой продукции, а также контроля, оценки прочности и остаточного ресурса эксплуатируемых деталей. Эти факторы определяют актуальность и прикладную значимость подобных исследований.
Моделирование в COMSOL Multiphysics процесса возбуждения и распространения упругих волн в композитной конструкции, аналогичной той, что используется в натурном эксперименте, помогает предсказывать и объяснять экспериментальные данные. Поскольку в эксперименте на выходе мы получаем сложную картину, состоящую из наложения различных типов волн, возникающих в объекте.
Новизна данной задачи заключается в применении сдвиговой волны, которая не подвержена явлению дисперсии, т. е. зависимости скорости волны от частоты, и позволяет выявлять различные типы дефектов в композитной конструкции. Это значительно упрощает анализ данных, получаемых в ходе эксперимента, и расширяет возможности применения данной методики. Также программный комплекс COMSOL позволяет подобрать наилучшие параметры возбуждения волн на основе построения амплитудно-частотных характеристик исследуемой системы актуатор-панель. 
После экспериментальной верификации исследуемой модели, построенной в COMSOL, открывается возможность проведения оптимизации актуатора, т. е. возбудителя волн, которая позволяет повысить его рабочие характеристики в заданных условиях. Следующее преимущество применения верифицированной модели COMSOL в рамках этой задачи является возможность проведения численных экспериментов. Это означает отсутствие необходимости изготовления экспериментальных образцов, а значит отсутствие дополнительных расходов. Иначе говоря, в рамках численного эксперимента можно проводить целую серию исследований с различными конфигурациями образцов. 
В рамках нашей задачи используется лишь часть возможностей данного программного комплекса, в частности, модули конструктивной механики и пьезоэлектричества. Помимо них COMSOL Multiphysics позволяет решать задачи акустики, теплообмена, электродинамики, течения жидкостей и газов, оптики и т. д."

Вероника Белоцерковская
На фото: Валерий Чебаненко