Научно-исследовательская деятельность кафедры

Особенностью научной и образовательной деятельности кафедры ВиЭМ является тесное многолетнее сотрудничество с академическими и ведомственными научными учреждениями, а также с некоторыми высокотехнологичными предприятиями Пермского (и не только) края.

Научная деятельность на кафедре ВиЭМ, как правило, осуществляется по научным направлениям, реализуемым совместно с различными научными учреждениями и высокотехнологичными предприятиями, такими как Институт механики сплошных сред УрО РАН (ИМСС УрО РАН), Горный институт УрО РАН, ОАО «Авиадвигатель», ПАО ПНППК и др.

Со дня основания кафедры её связывает особое тесное и глубокое сотрудничество с ИМСС УрО РАН, для которого кафедра ВиЭМ является одной из базовых.

В университете утверждено общее научное направление кафедры: «Моделирование термомеханического поведения материалов, конструкций, природных и техногенных объектов с учетом сопутствующих химических и физических явлений», руководителем которого является академик РАН, проф., д.т.н. Матвеенко В.П.
 

В рамках этого общего направления реализуются следующие научные исследования:

Направление 1 (совместно с ИМСС УрО РАН). «Исследование нано-, микро- и макро- свойств наноструктурированных полимерных материалов и их многоуровневое моделирование». Руководитель: проф., д.ф.-м.н. Свистков А.Л., в которое входят следующие совместные с ИМСС УрО РАН научные темы:
• «Структурно-механические исследования материалов на микро- и наноуровне» (участники – сотрудники кафедры: Морозов И.А., Терпугов В.Н., Шадрин В.В., Беляев А.Ю. Изюмов Р.И., Мохирева К.А., Мерзляков А.Ф., Пелевин А.Г., Осоргина И.В., Чудинов В.С., Кислицын В.Д.).
• «Полимеризация в космосе», в частности, «Процессы отверждения и свойства получаемых материалов из эпоксидных волокнистых композиционных материалов (препрегов) для изготовления и ремонта крупногабаритных конструкций в открытом космосе», соруководитель Кондюрин А.В. (Австралия). (Пестренин В.М., Пестренина И.В., Терпугов В.Н., Шадрин В.В., Беляев А.Ю. Изюмов Р.И., Мохирева К.А., Мерзляков А.Ф., Пелевин А.Г., Осоргина И.В., Чудинов В.С. и др.).

Направление 2 (совместно с ИМСС УрО РАН). «Биосовместимые полимерные имплантаты», в частности: «Разработка научных основ для создания нового поколения функциональных эндопротезов с улучшенной биосовместимостью»; «Разработка имплантатов без реакции отторжения на основе полимерных, металлических и керамических имплантатов». Руководитель: проф., д.ф.-м.н.  Шардаков И.Н.; соруководители: Свистков А.Л., Кондюрин А.В. (Австралия). (Морозов И.А., Чудинов В.С., Терпугов В.Н., Журавлев Я.Ю., Иванов Я.Н.).

Направление 3 (совместно с ИМСС УрО РАН). «Динамические процессы в структурно-неоднородных упругих и вязкоупругих средах». Руководители: проф., д.ф.-м.н. Шардаков И.Н., доц., к.т.н. Терпугов В.Н., доц., к.ф.-м.н. Чупин А.В.:
• «Деформационный мониторинг» – руководитель: проф., д.ф.-м.н. Шардаков И.Н. (Терпугов В.Н., Шадрин В.В., Мерзляков А.Ф., Чупин А.В.).
• Конечно-элементные алгоритмы для динамических задач. Моделирование удаленных динамических источников и оттока волн от исследуемой области. Руководитель: доц., к.т.н. Терпугов В.Н.

Направление 4 (в интересах ОАО «Авиадвигатель», совместно с ИМСС УрО РАН). «Аэродинамика»; «Исследование обтекания аэродинамических профилей, различных масштабных моделей, в том числе моделей зданий и сооружений». «Разработка математических методов проектирования малошумных и высоконадежных газотурбинных двигателей для авиации и наземного применения». Рук. проф., к.т.н. Синер А.А.: (Колегов Р.Н.).
• Внешняя аэродинамика. Исследование обтекания аэродинамических профилей, различных масштабных моделей, в том числе моделей зданий и сооружений.
• Аэроакустика. Генерация звука при обтекании газовым потоком различных тел.
• Резонансные акустические процессы.
• Гидравлика, аэродинамика внутренних течений.
• Разработка программ для выполнения аэродинамических и аэроакустических расчетов.
• Разработка методик выполнения расчетов в коммерческих программах (ANSYS CFX, ANSYS Fluent и др.) для расчета течений жидкости и газа.

Направление 5 (совместно с ИМСС УрО РАН). Руководители: академик РАН, профессор, д.т.н. Матвеенко В.П., проф., д.ф.-м.н. Шардаков И.Н.: «Исследование и оптимизация динамических характеристик упругих, вязкоупругих и электровязкоупругих систем, в том числе и систем, взаимодействующих с потоком жидкости или газа».

Направление 6 (совместно с АО «Галургия» и Горным институтом УрО РАН) Горная механика, Руководители: проф., д.ф.-м.н. Аптуков В.Н., к.т.н. Семин М.А.
• «Экспериментальные исследования микро- и макромеханических характеристик горных пород и закладочного массива с целью разработки математических моделей и решения прикладных задач механики горных пород». (Аптуков В.Н., Мерзляков А.Ф., Скачков А.П.).
• «Оптимальное управление искусственным замораживанием породного массива при строительстве подземных сооружений в обводненных породах» (Семин М.А.).

Направление 7. Математическое моделирование динамических систем и общие проблемы теоретической механики. Развитие механики в XVIII-XIX веках.  Руководители: проф., д.т.н. Маланин В.В, проф., д.ф.-м.н. Яковлев В.И. (Лутманов С.В., Репьях Н.А., Остапенко Е.Н.).

Научные исследования кафедры осуществляются в следующих разделах фундаментальной и прикладной науки:

1. Механика деформируемого твердого тела:
• упругость, аэроупругость, электровязкоупругость, колебания и устойчивость конструкций, неклассические модели, численные методы в МТДТ;
• упругопластическое и вязкоупругопластическое поведение материалов при конечных деформациях, построение физических уравнений;
• построение моделей поврежденных, пористых сред при статическом и динамическом нагружении; механика горных пород и грунтов, устойчивость подземных сооружений;
• термодинамика и деформирование полимерных систем, физика и химия полимеров;
• механика композиционных материалов и конструкций, экспериментальная механика.

2. Механика жидкостей и газов:
• механика нелинейных жидкостей, реология, гидродинамическая устойчивость;
• газовая динамика, акустика, теория пограничного слоя.

3. Современные вычислительные технологии:
• алгоритмы МКЭ для решения статических и динамических задач;
• параллельные вычисления;
• вейвлет-анализ в численных методах;
• вычислительные технологии в задачах механики сплошных сред.

4. Теоретическая механика и оптимальное управление динамическими системами:
• оптимальное управление нелинейными динамическими системами;
• развитие механики в XVIII-XIX веках.

Инфраструктура научно-инновационной деятельности кафедры:

МИП «Лаборатория АРГУМЕНТ», МИП «Имбиоком», четыре учебно-научные лаборатории:
1. Лаборатория термомеханических методов испытаний (Мерзляков А.Ф.).
2. Лаборатория структурно-механических исследований материалов на микро- и нано- уровне (Морозов И.А.).
3. Лаборатория биосовместимых материалов (Чудинов В.С.).
4. Лаборатория аэродинамики (Синер А.А.).