Выдрин в.Н. Доктор технических наук, Тарновский и.Я. Доктор технических наук, профессор, основатель кафедры профессор, заведующий кафедрой
прокатки в Челябинском политехническом «Обработка металлов давлением»
институте
Создание новых методов расчета формоизменения и силы деформации
Разработанная А.Ф. Головиным методология научного исследования процессов обработки металлов давлением, базирующаяся на эвристическом подходе и физическом моделировании процессов, в середине 50-х годов уступила место новому научному направлению, основанному на применении вариационных принципов механики деформируемого тела для решения краевых задач и математического моделирования технологических процессов. Идея нового метода принадлежит выпускнику нашей кафедры Герою Социалистического Труда, академику РАН, известному математику и механику Н.Н. Красовскому, а первым, кто применил новые идеи для анализа неравномерности деформации металла и силы осадки, был его друг и сокурсник А.А. Поздеев. На последнем году аспирантуры, имея задание научного руководителя И.Я. Тарновского экспериментально исследовать неравномерность деформации при осадке, А.А. Поздеев самостоятельно осваивал теорию пластичности, механику и прикладную математику. Эту увлеченность разделил с ним аспирант первого года обучения В.Л. Колмогоров (научный руководитель В.В. Швейкин), ставший впоследствии наряду с А.А. Поздеевым и И.Я. Тарновским научным руководителем нового направления в теории ОМД.
А.А. Поздеев впервые применил вариационный принцип изменения деформированного состояния (обобщение принципа Лагранжа и Журдена на сплошную среду). Первая работа в этом направлении была опубликована в сборнике "Обработка металлов давлением" (М.: Металлургиздат, 1954, вып.3; Тарновский И.Я., Поздеев А.А., Красовский Н.Н. К вопросу определения усилий при обработке металлов давлением).
Красовский н.Н. И Поздеев а.А. Выпускники 1949 г., отличные студенты и спортсмены, стали членами Академии наук ссср
Примечательно, что в монографии "Формоизменение при пластической обработке металлов (ковка и прокатка)" И.Я. Тарновский ярко продемонстрировал развитие идей А.Ф. Головина. Тем не менее он высоко оценил работу А.А. Поздеева, сам засел за учебники, организовал семинар для сотрудников кафедры, на котором лекции по математике читал Я.А. Арест, а по механике В.П. Малышев. Работы А.А. Ильюшина, Л.М. Качанова, Р. Хилла, Л.С. Лейбензона и других классиков математической теории пластичности и упругости для многих сотрудников кафедры стали настольными. По инициативе Иосифа Яковлевича были внесены изменения в учебный план: увеличено число часов для изучения высшей математики (раздел "Вариационное исчисление") и введен новый курс "Теория пластичности", переработана программа курса "Теория ОМД”.В 1955 г. на металлургическом факультете была создана проблемная лаборатория черной и цветной металлургии, научным руководителем отделения "Обработка металлов давлением" стал И.Я. Тарновский. Значительный объем бюджетного финансирования обеспечил приток на кафедру молодых инженеров, стимулировал подготовку кадров высшей квалификации и издательскую деятельность сотрудников кафедры. А.А. Поздеев и И.Я. Тарновский разработали методологию решения задач обработки металлов давлением с применением прямых вариационных методов. За короткое время сотрудниками кафедры были решены сложные задачи определения формоизменения и расчета силовых параметров процессов ковки, штамповки, прокатки, прессования и волочения. Для поставленных задач была отработана методика определения кинематически возможных полей скоростей или приращений перемещений. В некоторых из них учитывалось упрочнение металла, в частности был разработан метод гидродинамических приближений. Были преодолены некоторые трудности связанные с удовлетворением граничных условий и приближенным с применением прямых вариационных методов. За короткое время сотрудниками кафедры были решены сложные задачи определения формоизменения и расчета силовых параметров процессов ковки, штамповки, прокатки, прессования и волочения. Для поставленных задач была отработана методика определения кинематически возможных полей скоростей или приращений перемещений. В некоторых из них учитывалось упрочнение металла, в частности был разработан метод гидродинамических приближений. Были преодолены некоторые трудности связанные с удовлетворением граничных условий и приближенным вычислением определенных интегралов, проявлена изобретательность при вычислении варьируемых параметров, определяющих кинематически возможное деформированное состояние при различных условиях течения металла в очаге деформации. Исследователи широко применяли вычислительную технику. По предложению А.А. Поздеева был разработан метод разрывных решений для идеально пластического материала, предусматривающий дискретизацию очага деформации на зоны с однородной деформацией и жесткие недеформируемые зоны. Это существенно упростило решение вариационных задач. Впоследствии этот метод получил название "метод верхней оценки".
Колмогоров В.Л. доктор технических
наук, член-корреспондент РАН,
заместитель директора института машиноведения УрО РАН, руководитель
Уральской научно-педагогической школы
по обработке металлов давлением
Гун Г.Я. доктор технических наук,
профессор, заведующий кафедрой
«Сопротивление материалов» МИСИС
В конце 50-х и начале 60-х годов В.Л. Колмогоров разработал методологию определения тензорных полей напряжений, применяя вариационный принцип Кастильяно с учетом особенностей постановки задач в механике обработки металлов давлением. В докторской диссертации (1964) он обосновал вариационный принцип виртуальных скоростей (приращений перемещений) и напряжений. В.Л. Колмогоров сформулировал и доказал вариационные теоремы для достаточно общих краевых задач, особенностью которых являются наличие конечных деформаций, сложных реономных свойств неоднородной деформируемой среды, учитывающих сжимаемость и анизотропность, нелинейный характер граничных условий, неопределенность границ пластической зоны очага деформации, динамический характер течения металла при высоких скоростях нагружения.
Необходимо отметить большой вклад в развитие новых методов решения задач механики обработки металлов давлением выпускника кафедры Г.Я. Гуна. Ему принадлежит формулировка и строгое доказательство ряда теорем, идея применения функций комплексного переменного для построения кинематически возможных полей скоростей и решения многих актуальных проблем при исследовании процессов ОМД. Он и его ученики одними из первых в нашей стране стали применять метод конечных элементов, в результате чего был создан коммерческий пакет программ для моделирования и оптимизации процессов ковки и штамповки. Г.Я. Гун начиная с 1965 г. подготовил и прочитал для студентов Московского института стали и сплавов курсы лекций "Дополнительные главы высшей математики", "Механика сплошных сред", "Теория обработки металлов давлением", написал учебники и монографии. Многие профессора МИСиС считают себя его учениками и последователями.
Под руководством И.Я. Тарновского, А.А. Поздеева и В.Л. Колмогорова были решены задачи кузнечно-штамповочного производства (О.А. Ганаго, В.Н. Трубин, Р.А. Вайсбурд, А.Н. Леванов, С.Г. Пучков, В.В. Ериклинцев, Лю-Хай-Куань, В.И. Степаненко, Э.Р. Римм, Г.А. Еремеев и др.), прокатного производства (В.К. Смирнов, В.Б. Ляшков, А.Н. Скороходов, Б.М. Илюкович, С.Л. Коцарь, Б.Е. Хайкин, В.А. Шилов, К.И. Литвинов, В.И. Никитин, В.И. Тарновский, В.П. Котельников, Ю.И. Одиноков, Б.М. Бойко, В.П. Корж, В.А. Чичигин и др.), производства труб (В.В. Швейкин, П.Н. Ившин, Л.М. Грабарник, Д.С. Фридман, Б.Н. Губашев и др.), прессования (А.Г. Стукач, Б.М. Готлиб, В.И. Степаненко и др.), деформации биметаллов (В.Б. Ляшков, В.М. Корщиков, В.И. Знаменский, А.Г. Залазинский и др.), для испытания механических свойств металлов (А.А. Богатов). Многие из них стали докторами наук и возглавили свои научные школы. В конце 50-х, начале 60-х годов были опубликованы десятки статей в центральных журналах, научные результаты решения задач обсуждались на многих всесоюзных конференциях.