Инженеры РУДН указали на неточность в теории металлоформовки и предложили новый подход
Нужные детали получают с помощью обработки металлов давлением. К этому технологическому процессу относятся, например, прокатка, прессование, штамповка, а также осадка металлических цилиндров — сжатие их между плоскими пластинами. Практическое применение осадки сопровождается теоретическими моделями, однако они основаны на изначально неверном допущении. Обычно предполагается, что свойства материала изотропны, то есть одинаковы во всех направлениях. В действительности это не так — свойства анизотропны. Инженеры РУДН предложили новый подход к теоретическим расчетам и показали, что учет анизотропии значительно влияет на осадку цилиндра.
«Анализ осадки металлического цилиндра обычно основывается на изотропных моделях. Есть исключение, в котором рассматривается полый цилиндр. Однако там игнорируется режим прилипания. Поэтому его практическая ценность также сомнительна. Нашей целью было на простом примере продемонстрировать, что анизотропия, распространенное свойство металлических материалов, не должна игнорироваться для процессов обработки металлов давлением», — доктор технических наук Сергей Александров, профессор департамента строительства РУДН.
Исследователи рассмотрели задачу, в которой целый металлический цилиндр зажимается двумя параллельными пластинами. Задана скорость, с которой движутся пластины, известны размеры цилиндра. Считается, что физические свойства цилиндра ортотропны, то есть различаются по трем перпендикулярным направлениям. За основу теоретического анализа инженеры РУДН взяли теорему о верхней оценке. Для расчетов также применили критерий разрушения Мизеса-Хилла, который связывает между собой напряжения вдоль разных осей в определенной комбинации.
Инженеры РУДН проверили теоретические выкладки на численных примерах — четырех материалах с разными анизотропиями. Результаты показали, что учет анизотропии влияет на силу, которую необходимо применить, чтобы осадить цилиндр. Причем как в меньшую, так и в большую сторону. Разница в силе составила 15-20%. Это объясняется тем, что из-за анизотропии внутри цилиндра возникают области, которые по-разному взаимодействуют друг с другом — трутся, прилипают.
«Отличительная особенность решения в том, что учитывается пластическая анизотропия и наличие жесткой области. Существование жесткой области автоматически означает, что существует область трения. Можно сделать вывод, что пластическая анизотропия влияет на предельную нагрузку, необходимую для деформации образца. Она может увеличить или уменьшить предельную нагрузку по сравнению с изотропным случаем», — доктор технических наук Сергей Александров, профессор департамента строительства РУДН.
Исследование опубликовано в журнале Materials.
Аспирант кафедры технологий строительства и конструкционных материалов инженерной академии РУДН Серафим Загородний вошёл в число победителей конкурса «УМНИК-2026» (очередь 1), организованного Фондом содействия инновациям. По итогам отбора его проект получил грант в размере 500 тысяч рублей сроком на 12 месяцев. Всего на конкурс было подано более 3 тысяч заявок по 6 направлениям, из которых к финансированию рекомендованы 500 проектов на общую сумму 250 миллионов рублей.
Институт инновационных инженерных технологий (ИИИТ) РУДН объединяет лазерные технологии, материаловедение, медицину, геофизику, гироскопию и искусственный интеллект. Здесь создают биосовместимые покрытия для коронарных стентов, восстанавливают детали авиадвигателей, разрабатывают волновые твердотельные гироскопы и строят гоночные болиды для участия в международных соревнованиях «Формула Студент». О том, как устроен институт, какие разработки уже внедрены в промышленность и какие задачи предстоит решить, мы поговорили с заместителем директора института Рамзи Абу-Ниджимом.
Продолжаем рассказывать о возможностях для студентов, которые хотят проявить себя как исследователи. Конкурс «Совместный старт» проводится ежегодно в весеннем семестре и ориентирован на поддержку молодёжных объединений. Его цель — помочь студенческим коллективам разработать инновационные и представительские проекты на основе проводимых в РУДН исследований, с перспективой участия в сторонних конкурсах, грантовых программах и научно-технических мероприятиях.