International Conference
"Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications", devoted to the 90th anniversary of professor Nikolai N. Yanenko

Бикинеев Г.Ш.   Панин В.Е.   Моисеенко Д.Д.   Максимов П.В.  

Дискретно-континуальный подход к моделированию поведения многослойных систем при высокотемпературном воздействии. Метод возбудимых клеточных автоматов

Reporter: Бикинеев Г.Ш.

     На основе трехмерной модели возбудимых клеточных автоматов (Stochastic Excitable Cellular Automata – SECA) проведены численные эксперименты, нацеленные на изучение специфики распространения теплового фронта в композитах, состоящих из медной подложки и керамического покрытия различного профиля с введением в интерфейс дополнительного промежуточного слоя.
      В рамках SECA-метода моделируемый образец разбивается на элементарные объёмы, каждый из которых моделируется с помощью клеточного автомата. Исходя из особенностей моделируемых процессов, предполагающих распределение тепловой и механической энергии в материале, в качестве инструмента моделирования был выбран возбудимый клеточный автомат.
      Возбудимый автомат способен совершать последовательную цепочку переключений состояний под влиянием внешнего воздействия. Каждый такой автомат характеризуется определенным набором соседей на первой координационной сфере, а также числовыми параметрами, соответствующими материалу, содержащемуся в моделируемом объёме пространства, такими как модуль упругости, плотность, модуль сдвига, плотность дислокаций, удельная теплопроводность, удельная теплоёмкость, коэффициент температурного расширения и др. При взаимодействии с соседними автоматами могут меняться тепловая и механическая составляющие энергии, а значит, и связанные с ними физические параметры (температура, энтропия, напряжение, деформация, плотность и т.д.).
      Исследовался характер влияния теплового фронта на картину распределения внутренних термических напряжений и связанных с ними объемных деформаций, возникающих вследствие теплового расширения. Также исследовалось влияние внутренней границы раздела, наличие дополнительного слоя и влияние геометрической формы внутренней границы раздела на процесс распространения теплового фронта.
      Путем проведения серии численных экспериментов на базе SECA метода удалось сформулировать рекомендации по улучшению эксплуатационных характеристик композитов с термобарьерными покрытиями.