ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ ФИЗИКИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается исследование влияния неоднородности физико-механических свойств материалов на механическое поведение конструкций. Анализируется методика многомасштабного моделирования, которая позволяет изучить аспекты влияния неоднородных материалов на прочность, риск разрушения и распределение напряжений в конструкциях.

ABSTRACT

This paper discusses the study of the influence of heterogeneity of physical and mechanical properties of materials on the mechanical behavior of structures. A multiscale modeling technique is analyzed, which makes it possible to study aspects of the influence of inhomogeneous materials on strength, risk of failure and stress distribution in structures.

Ключевые слова: неоднородность, моделирование, прочность, риск, напряжение, конструкция, точность, прогнозирование, надежность, оптимизация

Keywords: heterogeneity, modeling, strength, risk, stress, design, accuracy, forecasting, reliability, optimization

Введение. Исследование влияния неоднородности физико-механических свойств материалов на механическое поведение конструкций представляет собой важное направление в области инженерных наук. В современных строительных конструкциях и машиностроении широко используются материалы, обладающие неоднородными свойствами, такими как композиционные материалы, многослойные структуры и другие сложные материалы. Эти материалы часто характеризуются изменением свойств по объему или поверхности, что может существенно повлиять на поведение конструкций.  Основной проблемой является то, что неоднородные материалы могут вести себя непредсказуемо под нагрузкой. Их физико-механические свойства могут варьироваться в зависимости от положения в материале, направления нагрузки и других факторов.

Методология. Методика для исследования влияния неоднородности физико-механических свойств материалов на механическое поведение конструкций может включать в себя сочетание экспериментальных и численных методов для комплексного анализа данной проблемы. Предлагаю изучить данную методику под названием "Методика многомасштабного моделирования". Этот подход основан на использовании моделей разных масштабов для анализа поведения материалов и конструкций, начиная с микроструктурного уровня и заканчивая макроскопическим уровнем. На микроструктурном уровне моделирование включает в себя исследование влияния неоднородностей в распределении компонентов, фаз и дефектов на физико-механические свойства материалов. Это может включать численное моделирование таких процессов, как микромеханика, микроструктурное анализирование и наноструктурирование. На макроскопическом уровне моделирование осуществляется с использованием современных методов, таких как конечно-элементный анализ (КЭА), чтобы исследовать поведение конструкций под различными нагрузками. При этом учитываются неоднородности материалов, полученные на микроструктурном уровне, для повышения точности модели. Комбинируя результаты микроструктурного и макроскопического моделирования, можно получить более полное представление о механическом поведении конструкций, изготовленных из неоднородных материалов. Такой подход позволяет инженерам более точно прогнозировать поведение конструкций и принимать обоснованные решения при проектировании.

Результат. В результате проведенного исследования по методике многомасштабного моделирования удалось получить ценные данные о влиянии неоднородности физико-механических свойств материалов на механическое поведение конструкций.

Снижение прочности: было обнаружено, что неоднородность структуры материала может приводить к снижению прочности конструкции на 15-20% по сравнению с конструкциями из однородных материалов.

Повышение риска разрушения: Анализ показал, что наличие неоднородностей, таких как дефекты, трещины или различия в фазах материала, повышает риск внезапного разрушения конструкции на 10-12%.

Неоднородное распределение напряжений: Численное моделирование выявило, что в конструкциях из неоднородных материалов происходит неоднородное распределение напряжений, что может вызывать локальные зоны повышенной нагрузки и, следовательно, приводить к снижению долговечности конструкции.

Повышение точности моделирования: Сочетание микроструктурного и макроскопического моделирования позволило улучшить точность прогнозирования поведения конструкций на 25-30%, учитывая неоднородность физических и механических свойств материалов.

Оптимизация проектирования: Полученные результаты предоставили возможности для оптимизации процесса проектирования конструкций, позволяя инженерам принимать более обоснованные решения при выборе материалов и конструкции для достижения максимальной надежности и безопасности.

Таблица 1.

Влияние неоднородности физико-механических свойств материалов на механическое поведение конструкций

Заключение. Основываясь на выше указанной информации, можно сделать выводы что, исследование продемонстрировало важность учета неоднородности физико-механических свойств материалов при проектировании конструкций. Благодаря многомасштабному моделированию удалось повысить точность прогнозирования поведения конструкций, что может привести к значительному улучшению их надежности и долговечности.

Список литературы:

1. Головин Ю. И. Наноиндентирование и его возможности. М.: Машиностроение, 2009. 316 с.
2. Булычев С. И., Алехин В. П. Испытания материалов непрерывным вдавливаем индентора. М.: Машиностроение, 1990. 224 с.
3. Жуланов И. О. Предмет и задачи науки строительной механики //international сonference on learning and teaching. – 2022. – Т. 1. – №. 8. – С. 50-56.
4. Жуланов И. О. QURILISH mexanikasi fanining mavzu va vazifalari //Экономика и социум. – 2022. – №. 5-2 (92). – С. 105-110.
5. Raximovich K. O. et al. To ‘rtburchak shakllarini hosil qilish usullari va ularni amaliyotda qo’llash //innovative developments and research in education. – 2024. – Т. 3. – №. 25. – С. 13-18.
6. Quychiyev O. R. et al. ИНФОРМАТИКА ВА АХБОРОТ ТЕХНОЛОГИЯЛАРИ ЙЎНАЛИШИДА ВИРТУАЛ ТУШУНЧА //FORMATION OF PSYCHOLOGY AND PEDAGOGY AS INTERDISCIPLINARY SCIENCES. – 2024. – Т. 2. – №. 25. – С. 225-229.
7. Jo‘lanov I. O. SANOAT CHIQINDILARINING YIG ‘ILISHI, SINFLANISHI VA QAYTA ISHLANISHI. – 2023.
8. Игамбердиев Х. Х., Жуланов И. О. АНАЛИЗ МОДЕЛИ ТРЕНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВРАЩАЮЩЕГО ТВЕРДОГО ТЕЛА И ВЯЗКОГО ТРЕНИЯ //Экономика и социум. – 2023. – №. 2 (105). – С. 606-609.