Кафедра Математическое моделирование систем и процессов (ММСП)

Научная деятельность

Весь состав кафедры (в том числе 4 доктора наук, 15 кандидатов наук) активно занимается научно-исследовательской работой (НИР).

Эффективность НИР подтверждается как статистическими показателями, например, лидирующей позицией среди кафедр ПНИПУ по результативности НИР, так и откликом научного сообщества на результаты НИР (многочисленные публикации в ведущих отечественных и зарубежных реферируемых журналах, цитируемость работ сотрудников кафедры, научные доклады (в том числе – пленарные) на Международных и Всероссийских конференциях), а также внедрением результатов НИР в производство и экономическую деятельность на предприятиях.

НИР проводится в интеграции с академической наукой как Пермской школы (в первую очередь – Институтом механики сплошных сред УрО РАН), так и с коллегами из Томска (Институт физики прочности и материаловедения СО РАН), Санкт-Петербурга (Институт проблем машиноведения РАН) и других научных центров РФ, зарубежных научных центров (наиболее тесные контакты с коллегами из университета Эйндховена, Нидерланды, Eindhoven University of Technology, Department of Mechanical Engineering, Mechanics of Materials Group).

По всем направлениям к научно-исследовательской работе привлекаются студенты и аспиранты кафедры, в том числе и с оплатой выполняемой работы.

Студенты кафедры ММСП начинают привлекаться к научно-исследовательской работе уже на 2-м курсе, а завершается НИРС на выпускном курсе, при подготовке выпускной квалификационной работы. Тематика курсовых работ разнообразна и соответствует научным интересам кафедры и будущих работодателей. Часть курсовых и дипломных работ выполняется по результатам проектов сотрудников, по договорам с предприятиями. В качестве руководителей курсовых и дипломных работ привлекаются специалисты предприятий, институтов РАН, других исследовательских организаций.

Ежегодно кафедра в сотрудничестве с Институтом механики сплошных сред УрО РАН, Институтом фундаментальных исследований ПНИПУ, факультетами ФПММ и АКФ при поддержке РФФИ и Правительства Пермского края организует и проводит Всероссийскую школу-конференцию молодых ученых и студентов «Математическое моделирование в естественных науках», секцию «Математическое моделирование в технике и технологиях» в рамках Краевой дистанционной научно-практической конференции «Молодежная наука Прикамья», секцию на факультетской конференции «Прикладная математика и механика», сотрудники кафедры участвуют в организации и проведении Всероссийской конференции «Аэрокосмическая техника и высокие технологии», регионального конкурса «УМНИК». Во всех этих конференциях самое активное участие принимают студенты кафедры.

Для привлечения интереса студентов к научной деятельности организованы постоянно действующие еженедельные научные семинары (по понедельникам), работает еженедельный научный семинар кафедры (по пятницам). Для работы по отдельным направлениям организованы так называемые микросеминары (периодичность 1 раз в две недели). В исследовательские работы сотрудников активно вовлекаются студенты. Темы НИРС являются, как правило, разделами тематики научной работы кафедры в целом.

Еженедельные студенческо–аспирантские научно-исследовательские семинары кафедры:

1. “Физические модели и определяющие соотношения сплошных сред” (руководитель профессор П.В. Трусов), более 25 участников;

2. “ Математические модели в технике и технологиях ” (руководитель доцент И.Ю. Зубко), более 20 участников;

3. “Проблемы динамики жидкости и газа” (руководитель профессор М.Ю. Егоров), более 10 участников;

4. "Физические теории пластичности и модели эволюции микроструктуры материала" (руководитель профессор П.В. Трусов), более 15 участников;

Ведется работа и со школьниками: кафедра организует работу секции «Математическое моделирование» на краевом конкурсе научно-исследовательских и учебно-исследовательских работ учащихся «Дерзание».

Студенты кафедры принимают активное участие в олимпиадах и конкурсах НИР различного уровня, от внутривузовского до всероссийского; кафедра уверенно входит в число наиболее успешных подразделений университета по организации НИРС; в последние 5 лет кафедра неизменно занимала первое место на смотре-конкурсе кафедр ПНИПУ по организации научно-исследовательской работы студентов.

Основное направление научно-исследовательской работы (НИР) кафедры ММСП – математическое моделирование физико-механических процессов, сопровождающих большие неупругие деформации твердых тел, особый акцент при этом делается на описании эволюции внутренней структуры материалов (руководитель – зав. каф., д.ф.-м.н., профессор П.В.Трусов). Тематика соответствует приоритетному направлению науки, технологий и техники РФ «Индустрия наносистем», критическим технологиям «Технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов», «Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов». Разрабатываемые в рамках этого направления подходы позволяют моделировать получение текстурированных, субмикрокристаллических и нанокристаллических материалов, а также процессы обработки материалов и изделий с целью улучшения их функциональных свойств за счет перестройки внутренней структуры. Разработанная к настоящему моменту на кафедре ММСП теоретическая база (комплекс математических моделей для поликристаллических металлов) позволяет проводить моделирование процессов неупругого деформирования поликристаллических металлов на различных масштабных уровнях в широком диапазоне воздействий, описывать состояние и эволюцию внутренней структуры и свойств материала на макроуровне с учетом всего комплекса мод неупругого деформирования: внутризеренного дислокационного скольжения с детальным описанием механизмов упрочнения, двойникования, зернограничного проскальзывания, фрагментации и дробления зерен, имеются наработки по описанию эволюционирующей дислокационной структуры и описанию эволюции концентрации примесных атомов. По данной тематике членами научного коллектива опубликованы 3 монографии, более 150 статей (наиболее значимые приведены в списке публикаций сотрудников).

В 2012 г. по данной тематике кафедрой выполнялись следующие НИР:

1. Фундаментальные исследования по проекту 1.8.11 «Создание конститутивной модели поликристаллических материалов, учитывающей эволюцию микроструктуры материала: теоретические основы, алгоритмы, приложения» в рамках общеуниверситетской работы по заданию Министерства образования и науки РФ (под руководством профессора П.В. Трусова)

2. Фундаментальные исследования по гранту РФФИ 10-08-00156-а «Математическое моделирование и экспериментальное исследование эволюции свойств и микроструктуры частиц порошка при механическом легировании» (под руководством профессора П.В. Трусова)

3. Фундаментальные исследования по гранту РФФИ-Урал 10-08-96010-Урал-а «Математическое моделирование процессов глубокого пластического деформирования с описанием эволюции микроструктуры» (под руководством профессора П.В. Трусова)

4. Фундаментальные исследования по гранту РФФИ-Урал 12-01-31094-мол_а «Математическое моделирование интенсивных неупругих деформаций моно- и поликристаллов с учетом эволюции структуры» (под руководством доцента П.С. Волегова)

5. Фундаментальные исследования по гранту РФФИ 11-01-96033-а «Нелокальные и градиентные модели механики композитных материалов на основе наноструктурированного терморасширенного графита и их приложения к задачам оценки прочности и живучести уплотнительных элементов» (под руководством доцентов И.Ю. Зубко и А.В. Зайцева с кафедры МКМК)

6. Фундаментальные исследования по гранту РФФИ 12-08-01052-а «Моделирование процессов интенсивного неупругого и сверхпластического деформирования поликристаллических материалов с описанием эволюции микроструктуры» (под руководством доцента А.И. Швейкина)

7. Фундаментальные исследования по гранту РФФИ 12-08-33082-мол_а_вед «Развитие физических моделей неупругого деформирования поликристаллических материалов, описывающих эволюцию внутренней структуры и эффективных свойств: использование несимметричных мер напряженно-деформированного состояния и описание геометрической нелинейности» (под руководством доцента А.И. Швейкина)

8. Фундаментальные исследования по гранту Президента РФ #МК-3989.2012.1 по поддержке молодых кандидатов наук «Многоуровневые математические модели неупругого деформирования металлов: описание эволюции внутренней структуры и эффективных физико-механических характеристик» (под руководством доцента А.И. Швейкина)

9. Фундаментальные исследования «Описание процессов обработки металлов давлением с использованием многоуровневых моделей неупругого деформирования поликристаллических металлов» в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы" (мероприятие 1.2.2, очередь ХХIII, естественные науки, лот №2, соглашение 14.B37.21.0382, под руководством доцента П.С. Волегова).

В 2013 г. дополнительно проводятся работы:

10. Фундаментальные исследования по гранту Президента РФ #МК-390.2013.1 по поддержке молодых кандидатов наук «Многоуровневые модели деформирования и разрушения моно- и поликристаллических материалов в процессах интенсивных неупругих деформаций» (под руководством доцента П.С. Волегова)

Другие направления НИР кафедры:

• оптимизация технологических и экономических процессов, применение новых подходов к развитию образовательных технологий в сфере высшего и послевузовского профессионального образования (д.ф.-м.н., профессор М.Б. Гитман, д.т.н., профессор В.Ю.Столбов); по данной тематике выполняются фундаментальные исследования по гранту РФФИ 10-08-00539-а «Модели управления производственными системами с учетом нечетких предпочтений внешних и внутренних потребителей» (под руководством профессора В.Ю. Столбова).
• механика жидкости и газа (различные направления, совместители из Института механики сплошных сред – д.ф.-м.н., профессор П.Г. Фрик, д.ф.-м.н. Р.А.Степанов)
• механика деформируемого твердого тела (различные направления, зав. каф., д.ф.-м.н., профессор П.В.Трусов, совместители из Института механики сплошных сред – д.ф.-м.н., профессор А.А. Роговой, д.ф.-м.н., профессор О.Б. Наймарк),
• математическое моделирование различных систем и процессов, решение прикладных задач, в том числе, в области авиаракетной техники, нефтедобывающего оборудования, медицины и др. (большинство сотрудников кафедры). В настоящее время выполняются несколько прикладных НИР для отраслевых нужд.

Более подробную информацию о научно-исследовательской работе совместителей из Института механики сплошных сред можно получить на сайте http://www.icmm.ru