|
Ивановский государственный политехнический университет (г. Иваново)
*Ивановский институт ГПС МЧС России (г. Иваново)
Одной из наиболее актуальных проблем информационного обеспечения материаловедения является разработка современных материалов специального назначения, обеспечивающих заданные функциональные характеристики изделия в экстремальных условиях работы человека. Наиболее перспективными с этой точки зрения видятся нанокомпозиционные системы.
В производстве нанокомпозиционных материалов важным вопросом является прогнозирование комплекса их свойств. Одним из возможных путей решения этой задачи является применение методов молекулярного моделирования, в частности, молекулярной динамики. Молекулярная динамика в качестве инструмента позволяет исследовать структуры, обладающие сложной пространственной конфигурацией и множеством определяющих параметров системы, в процессе создания и оптимизации современных материалов. В настоящее время отсутствуют алгоритмы для решения такого рода задач, поэтому востребована скорейшая их разработка.
В такой ситуации всё более актуальным становится разработка технологического комплекса, обеспечивающего предсказательное моделирование, например, влияния наполнителя в волокнистой матрице на его механические, теплофизические, электрические свойства. Существующие на сегодняшний день варианты решения данной проблемы не рассчитаны на неподготовленного в области моделирования и материаловедения потребителя, являясь узкоспециализированным продуктом. Кроме того, затруднено их применение непосредственно на производстве из-за высоких требований к машинным ресурсам, необходимым для проведения расчетов «на лету».
Целью данной научно-исследовательской работы является создание программного комплекса, обеспечивающего выбор компонентов проектируемого изделия исходя из заданных свойств и вывод полученных результатов в формате, доступном для заинтересованного потребителя с базовым уровнем подготовки по основам моделирования, без необходимости применения суперкомпьютера.
В качестве структурных компонентов базы данных применимы стандартные, уже используемые различными НИИ программные комплексы для компьютерного моделирования и исследования молекулярных структур. На данный момент проведён набор опытов, позволяющих сделать вывод о возможности решения проблемы на качественном уровне. Воспроизводимость эксперимента для оценки количественных характеристик подтверждена серией пилотных исследований теплозащитных свойств спецодежды пожарных, результаты которых заинтересовали широкий круг ученых и потребителей [Калинин Е.Н., Королёв П.В., 2013].
Рис.1. Демонстрация теплозащитных свойств материала при кратном изменении теплозащитного слоя.
Итоговый продукт будет представлять собой набор результатов экспериментов, заключённый в базу данных в новой программной оболочке, обеспечивающей оперативный доступ к требуемой информации и вывод её в доступном представлении. Таким образом, отпадёт необходимость в больших компьютерных мощностях, работать с программой можно будет на домашнем компьютере, имеющаяся база данных с полным спектром необходимых исследований «озадачит» пользователя только введением требуемых свойств.
|
