Комплексная вычислительная инженерия материалов

Комплексная вычислительная инженерия материалов

Комплексная вычислительная инженерия материалов

Интегрированная вычислительная инженерия материалов (ICME) представляет собой современный подход к проектированию продуктов и материалов, из которых они состоят, а также методов их обработки. Этот метод основывается на объединении моделей материалов, работающих на различных масштабах, что позволяет более эффективно разрабатывать и оптимизировать изделия. Ключевыми аспектами ICME являются интеграция и инжиниринг, что подразумевает создание полезных для промышленности решений.

Основное внимание в ICME уделяется материалам, их структуре и свойствам. Понимание того, как процессы обработки влияют на структуру материалов, а также как эти структуры определяют их характеристики, является важным для выбора подходящих материалов для конкретных применений. Взаимосвязь между процессом, структурой, свойствами и производительностью является центральной в этом подходе. В отчете Национальных академий подчеркивается необходимость использования многомасштабного моделирования для определения технологических характеристик материалов.

Стандартизация в ICME

Для достижения целей ICME, связанных с проектированием материалов для конкретных изделий, необходимо комплексное и междисциплинарное описание истории компонента. Это описание начинается с исходного состояния, когда материал находится в виде однородного, изотропного и свободного от напряжений расплава, и продолжается через все этапы обработки до момента, когда материал начинает разрушаться под нагрузкой в процессе эксплуатации.

Интегрированная вычислительная инженерия материалов требует сочетания различных моделей и программных инструментов. Общая цель заключается в создании научной сети заинтересованных сторон, которая будет продвигать ICME в промышленности, определяя стандарты связи для соответствующих инструментов.

Стандартизация обмена информацией

Создание общего языка для стандартизации форматов данных и обмена результатами моделирования является важным шагом к успешному внедрению ICME. Будущая структура ICME, включающая множество инструментов, работающих на разных масштабах и связанных между собой общим языком, позволит интегрировать различные дисциплины в производственную цепочку. Это значительно улучшит понимание отдельных процессов, так как история компонентов, полученная на предыдущих этапах, будет использоваться в качестве начального условия для реальных процессов. В конечном итоге это приведет к оптимизации производственных процессов и позволит эффективно адаптировать материалы и свойства компонентов.

Проект ICMEg и его миссия

Проект ICMEg был создан для формирования научной сети заинтересованных сторон, сосредоточенной на продвижении ICME в промышленности. Основной задачей проекта является определение общего стандарта связи для инструментов ICME, что позволит различным сообществам — от электронного до континуального — обмениваться знаниями и передовым опытом. Это, в свою очередь, будет способствовать более глубокому взаимопониманию между учеными-материаловедами, ИТ-инженерами и промышленными пользователями.

ICMEg создаст международную сеть поставщиков и пользователей моделирования, что будет способствовать более глубокому взаимопониманию между научными кругами и промышленностью. Гармонизация и стандартизация обмена информацией на протяжении жизненного цикла компонента и в различных масштабах (электронном, атомистическом, мезоскопическом и континуальном) являются ключевыми направлениями деятельности ICMEg.

Многомасштабное моделирование в обработке материалов

Многомасштабное моделирование направлено на оценку свойств или поведения материала на одном уровне, используя информацию или модели с различных уровней. Обычно выделяют несколько уровней, которые рассматривают явления в определенные промежутки длины