Направления и результаты научной (научно- исследовательской) деятельности и научно- исследовательская база для её осуществления
В университете действует более двух десятков научных школ, известных в России и за рубежом: «Проблемы создания новых порошковых композиционных материалов» (руководитель - академик РАН В.Н.Анциферов); «Комплексное решение проблем охраны окружающей среды, использование отходов и вторичного сырья в промышленности» (руководитель – профессор Я.И.Вайсман); «Комплексное освоение недр и охрана природных ресурсов Прикамья» (руководитель – профессор В.И.Галкин); «Геомеханика и геодинамика недр» (руководитель – профессор Ю.А. Кашников); «Биомеханика» (руководитель – профессор Ю.И.Няшин); «Педагогика, языкознание, теория и практика перевода» (руководитель – профессор Т.С.Серова) и др.
Научные исследования в вузе проводятся по 32 сформированным научным направлениям и развиваются в соответствии с «Программой развития университета на 2009-2018 гг.». Так, по направлению «Многоуровневое моделирование термомеханической обработки моно- и поликристаллических материалов, в т.ч. для создания функциональных материалов» выполняются фундаментальные исследования по созданию многоуровневых моделей для описания твердотельных фазовых превращений в многокомпонентных сплавах, по термомеханической обработке поликристаллических материалов, по развитию микро- и наномеханики многофазных поликристаллических материалов с изменяющейся внутренней структурой.
Более 40 млн.руб. бюджетных средств привлечено в 2014 г. для развития научного направления «Прочность, надежность, долговечность и живучесть. Экспериментальное моделирование и диагностика технических систем», в рамках которого выполняются перспективные исследования по деформированию и разрушению современных композитов, применяемых в аэрокосмической технике, по разрушению конструкционных материалов при сложных нестационарных и комбинированных термомеханических воздействиях, по механике перспективных конструкционных и функциональных материалов.
По направлению «Технология перспективных конструкционных материалов: сплавы, композиты, наноматериалы» проводились фундаментальные и прикладные исследования по 40 договорам и соглашениям на общую сумму около 120 млн.руб. Выполняются теоретические и экспериментальные исследования механического поведения композиционных материалов с оптическими волокнами и пьезоматериалами. По заказу ОАО «Авиадвигатель» и ОАО «ПЗ «Машиностроитель» осуществляются работы по подготовке производства и изготовлению опытных образцов изделий из полимерных композиционных материалов, а также технологическая подготовка и изготовление опытных узлов авиационных двигателей нового поколения.
В целом научные исследования в университете проводятся по приоритетным направлениям развития науки и техники в обеспечение учебной и научной деятельности при подготовке специалистов соответствующего профиля, а также для решения актуальных фундаментальных научных проблем и практически важных прикладных научных задач по заказу ведущих промышленных предприятий Пермского края и Приволжского федерального округа.
В 2014 г. университетом выполнялись 8 научных проектов в рамках международного сотрудничества для заказчиков из Нидерландов, Швейцарии, Великобритании, Индии, Узбекистана, Беларусь, Казахстана.
Структура научно-исследовательских исследований соответствует политехническому профилю университета: 95,0 % разработок приходится на НИР, выполненные в области технических и прикладных наук, в том числе, по горному делу, машиностроению, химической промышленности , металлургии; исследования и разработки в области естественных и точных наук составляют 3,6 %: механике, геологии, математике. 1,5 % от общего объема НИР выполнено по общественным наукам, общеотраслевым и комплексным проблемам.
Кафедры и научные подразделения вуза используют результаты проводимых научных исследований в учебном процессе, научное оборудование лабораторий и научно- образовательных центров – для проведения лабораторных и исследовательских работ студентов, аспирантов и докторантов, в послевузовской подготовке.
На кафедре «Инновационные технологии машиностроения» в лекционных, практических и лабораторных занятиях по дисциплинам «Технология машиностроения», «Новые материалы и технологии», «Теория и проектирование приводов машин и механизмов», «Проектирование нестандартного оборудования» применяются новые методики и рекомендации по выбору параметров и режимов работы технологического оборудования. Для специалистов машиностроительных предприятий Пермского края разработано 12 новых программ дополнительного профессионального образования по CAD/CAM/CAE-системам и PDM-системам, умению и навыкам работы с ними.
На кафедре «Сварочное производство и технология конструкционных материалов» результаты исследований в области разработки новых плазменных технологий введены в курс лекций по дисциплине «Плазменные технологии в промышленном производстве», результаты исследований по управлению процессом электронно-лучевой сварки введены в курсы лекций по дисциплинам «Автоматизация сварочных процессов» и «Лучевые технологии в сварочном производстве». По результатам научно-исследовательских работ выпущено учебное пособие «Специальные методы сварки» (авторы Тыткин Ю.М., Трушников Д.Н., Беленький В.Я.).
На кафедре «Микропроцессорные средства автоматизации» полученные разработки в области исследования технологического документооборота предприятий и создания систем поддержки принятия управленческих решений используются в учебных курсах: «Энергосбережение и энергоаудит», «Интегрированные системы проектирования и управления», «Проектирование систем управления», «Проектирование автоматизированных систем», «Информационные и управляющие системы в энергетике».
На базе Центра экспериментальной механики в течение учебного года проводились лабораторные работы, направленные на знакомство студентов с испытательными системами, методиками проведения экспериментов, разработанными с учетом требований передового научного оборудования. Образовательная деятельность ведется для студентов, обучающихся по 6 магистерским программам, 5 специальностям с различными видами специализации. В рамках повышения квалификации по программе дополнительного профессионального образования «Современные экспериментальные методы и средства исследования деформационных и прочностных свойств материалов» (по профилю аккредитованной ООП 150600 «Материаловедение и технология новых материалов») прошли обучение 4 сотрудника Института механики сплошных сред.
На научном оборудовании Лаборатории моделирования процессов фильтрации и повышения нефтеотдачи прошли стажировку по тематике исследования кернов и пластовых флюидов и повышения нефтеотдачи инженерно-технические работники LUKOIL MED-EAST LIMITED (Республика Ирак) по программе профессиональной переподготовки «Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» («Production and operation programm»). С использованием лабораторного оборудования ЦКП «Центр фильтрационно-емкостных свойств горных пород» проводится профессиональная переподготовка по программе ДПО «Эксплуатация нефтяных месторождений» («Production and Operation Programme»).
Закрепленное за Центром высокопроизводительных вычислительных систем оборудование используется при проведении курсов «Основы работы в многопроцессорном программном комплексе ANSYS CFX», «Техническая диагностика и ремонт линейной части и запорной арматуры магистральных газопроводов», «Многопроцессорные вычислительные системы и программирование» для повышения квалификации работников предприятий реального сектора экономики (ОАО «ГАЗПРОМ», ЗАО «ЭКАТ», ОАО «Авиадвигатель»).
Результатом долгосрочного сотрудничества университета с ведущими предприятиями Пермского края в образовательной и научной деятельности стало открытие 3 базовых кафедр: «Газотурбинные технологии» на ОАО «Пермский моторный завод» для очной и заочной подготовки 20-25 студентов ежегодно по специальности «Технология машиностроения» со специализацией «Технология авиадвигателестроение»; «Нефтегазовый инжиниринг» в филиале ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть», г. Пермь, для подготовки магистров и аспирантов по направлению «Нефтегазовое дело»; «Физические и технологические проблемы нефтедобычи» на ЗАО «Новомет-Пермь» для подготовки магистров и аспирантов по программе «Прикладная механика».
Для ОАО «Авиадвигатель» в научно-образовательном центре «Авиационное двигателестроение и газотурбинные технологии ПНИПУ» (НОЦ АДГТ ПНИПУ) под руководством д.т.н., профессора М.Ш.Нихамкина выполнялись работы по изучению механизма и характера повреждений элементов двигателя ПД-14, в том числе, полых титановых лопаток вентилятора, и мотогондолы из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Учеными представлена методика и результаты определения характеристик сопротивления усталости стеклотекстолита ВПС-48, полученные путем испытаний стандартных образцов материалов с различными схемами армирования и верификации математических моделей поведения ПКМ при соударении с посторонними предметами. Разработана экспериментальная установка и методика исследования процесса соударения, методика бесконтактной регистрации динамических деформаций методом корреляции 26 оптических изображений. Проведены экспериментальные исследования процесса повреждения натурной полой лопатки при соударении с посторонними предметами: ледяной шар Д25 и Д50 мм и стальной шар Д25 мм. Определены геометрические параметры повреждений при соударении повреждающих предметов с кромками и корытом лопатки. Результаты работ переданы заказчику.
В научно-образовательном центре «Акустические исследования, разработка и производство композитных и звукопоглощающих авиационных конструкций» (НОЦ АКТ) выполнялся комплекс работ для ОАО «Авиадвигатель». Проведены исследования и разработана конструкции переднего шпангоута реверсивного устройства из углепластика для двигателя ПД-14. Разработана расчетная схема, созданная численная модель и проведены расчеты напряженно-деформированного состояния шпангоута в пакете ANSYS при различных нагрузках. По результатам расчетов предложены способы увеличения жесткости и выбрана оптимальная схема армирования шпангоута. Проведены исследования, изготовлена оснастка и разработана технология изготовления створки капота авиационного двигателя методом автоматизированной выкладки углепрепрега на роботизированном комплексе Coriolis Composites. Изготовлены опытные образцы створок капота для двигателя ПД-14. Разработана технология изготовления створки реверсивного устройства из углепластика, изготовлен опытный образец створки для двигателя ПД-14. Разработана технология, оснастка и изготовлен опытный образец стендового воздухозаборника и технологического дефлектора из полимерных композиционных материалов для авиационного двигателя ПД-14. Проведена подготовка производства для опытного изготовления элементов деталей мотогондолы из ПКМ. Проведены испытания по определению характеристик длительной прочности и ползучести сплавов на образцах в рамках работ по специальной квалификации сплавов, применяемых в конструкции двигателя ПД-14. По результатам испытаний при различных температурах и уровнях напряжений при одноосном растяжении получены значения долговечности (время работы образца до разрушения) жаропрочных сплавов ЭИ698ВД, ЭП-718, ВЖМ4, ЖС6У и кривые ползучести для ЭИ698ВД и ВЖМ4. Заказчиком было предоставлено в общей сложности 50 образцов. Для ОАО «Пермский завод «Машиностроитель» в НОЦ АКТ выполнена подготовка производства и изготовление опытных образцов изделий из ПМК: разработаны технологии изготовления конструкционно-подобных элементов (КПЭ) образцов фланцев их КПМ и выпущены технологические инструкции; изготовлены КПЭ образцов фланцев из ПКМ для проведения испытаний. Работы проводились под научным руководством д.т.н., профессора А.Н. Аношкина.
С 2013 г. университет реализует 3 комплексных проекта по постановлению Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских образовательных организаций высшего образования, государственных научных учреждений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства». В течение двух лет выполнения работ по отдельным НИОКР получены запланированные результаты, которые переданы для внедрения предприятиям-заказчикам.
НИОКТР «Создание уникальной экспериментальной базы исследования качества технологических процессов обработки деталей» в рамках проекта «Создание высокотехнологичного производства элементов газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения нового поколения на основе повышения эффективности и качества изготовления с внедрением автоматизированных и роботизированных многофункциональных технологических ко мплексов» на ОАО «Авиадвигатель» в 2014 г. введён в опытную эксплуатацию комплекс для реализации технологии контроля остаточных технологических напряжений образцов и деталей, а также магнитно-шумовых параметров поверхностного слоя по отработанным базовым методикам в технологическом процессе изготовления основных и ответственных деталей газотурбинных двигателей авиационного и наземного назначения с использованием создаваемого Комплекса обеспечения технологического проектирования. В рамках работ «Создание комплекса технологий управления инновационным развитием 27 крупного высокотехнологичного предприятия» по проекту «Создание комплекса технологий по проектированию, изготовлению, управлению производством и эксплуатации инновационных наукоемких изделий» для ОАО «Мотовилихинские заводы» разработан и передан рабочий проект ситуационного центра, который включает модели поддержки принятия управленческих решений при стратегическом и операционном планировании производства с учетом ресурсов предприятия и меняющейся конъюнктуры рынка внешних заказов.
В 2014 г. по результатам научной деятельности были изданы: 53 монографии, из них 11 – зарубежными издательствами, 17 – издательством ПНИПУ; 157 учебных пособия, 18 из которых имеют гриф УМО; 95 сборников научных трудов, в их числе 58 научных журналов: журнал «Транспорт. Транспортные сооружения. Экология», Российский журнал Биомеханики, журнал магистров «Master's Journal» и 27 Вестников ПНИПУ («Машиностроение, материаловедение», «Аэрокосмическая техника», «Электротехника, информационные технологии, системы управления» и др.).
Журнал «Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика» индексирован в международной наукометрической базе Scopus. Все научные журналы университета индексированы в российской системе научного цитирования (РИНЦ). С 2014 года в университете выпускаются 2 новых научных журнала: «Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Безопасность и управление рисками» и «Прикладная фотоника».
В отчетном году было опубликовано 4092 статьи, из них 3779 статей опубликовано в российских изданиях (2720 – в научных журналах, вестниках, сборниках научных трудов, 1059 – в трудах (материалах) конференций, симпозиумов, семинаров) и 313 статей – в зарубежных изданиях. Кроме того, было опубликовано 555 тезисов докладов на симпозиумах, конференциях и семинарах, в том числе, 104 зарубежных. Из общего числа статей, 1528 было опубликовано в ведущих научных журналах и изданиях, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук. 1905 статей ученых университета были опубликованы в изданиях, включенных в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ), 128 статей – в изданиях, индексируемых в международной базе данных Web of Science, 399 статей – в изданиях, индексируемых в международной базе данных Scopus.