Верхний баннер
20:22 | СРЕДА | 23 ЯНВАРЯ 2019

$ 66.33 € 75.39

Сетка вещания

??лее ????ов??ое ве??ние

Список программ
12+

отдел продаж:

214-47-70


Программы / Ни дня без науки

21.12.2014 | 19:05
«Механика - это не просто фундаментальная наука, это основа, из которой вырастали все естественные науки», - профессор Игорь Шардаков

Тема: механика

Программа: «Ни дня без науки»

Гости: Игорь Шардаков, доктор физико-математических наук, профессор; Валерий Матвеенко, председатель пермского научного центра УРО РАН.

Дата выхода: 21 декабря 2014 года

Ведущий: Роман Попов

 

Справка

Игорь Шардаков -  доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории Моделирования термомеханических процессов в деформируемых телах Института механики сплошных сред УрО РАН. В 1972 году закончил  Пермский политехнический институт, по специальности «Динамика и прочность машин». После этого закончил аспирантуру в Московском институте электронного машиностроения.

Является членом Российского национального комитета по теоретической и прикладной механике, объединенного ученого совета по математике, механике и информатике при Президиуме УрО РАН, экспертного совета Российского фонда фундаментальных исследований.

Научные интересы - разработка новых подходов и методов решения краевых задач механики сплошных сред, исследования термомеханических явлений в полимерных материалах при релаксационных и фазовых переходах, разработка и создание автоматизированных систем деформационного мониторинга инженерных и строительных сооружений.

Одним из основных прикладных результатов механики деформируемого твердого тела являются пакеты программ для решения различных механических задач. Известные системы инженерного анализа постоянно развиваются и пополняются новыми задачами. Исследование термомеханики аморфно-кристаллических полимеров. Особенности термомеханического поведения твердых полимерных материалов обусловлены: высокими массовыми характеристиками полимерных цепочек; многообразием надмолекулярных структур; способностью реализации процесса полимеризации, фазового перехода и релаксационного. Экспеприментально-теоретические исследование были направлены на построение математических моделей, позволяющих описывать взаимосвязь процессов превращения с напряженно-деформированным состоянием в широком интервале изменения температуры. Математические модели, построенные с использованием полученных определяющих соотношений, могут быть использованы для выбора рациональных параметров технологических процессов получения полимерных материалов и их обработки. Исследование механических свойств и деформационного поведения насыщенных жидкостью нелинейно-упругих материалов. Процессы переноса жидкостей в полимерных гелях и эластомерах широко используется во многих современных технологиях, например, в биотехнологии, медицине и фармакологии, биохимии. Изделия из эластомеров часто эксплуатируются в физически агрессивных средах – органических растворителях и их парах. Поглощение растворителя вызывает набухание материала, порождает в нем внутренние напряжения и в конечном итоге может вызвать разрушение изделия. Теоретическое описание процессов деформирования и массопереноса в полимерных материалах позволило в полной мере учесть фундаментальную взаимосвязь между термодинамическими и транспортными свойствами полимерных сеток. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании изделий на основе эластомеров, предназначенных для работы в физически агрессивных средах, а также при создании и совершенствовании технологий, основанных на применении массообменных процессов в полимерных гелях.

- Есть ощущение, что механику сложно назвать наукой, потому что это слово используется довольно часто в разных контекстах. Механика - что это такое?

Игорь Шардаков: Механика - очень расширенное понятие. За ним стоит очень глубокая история. Механика - одна из древнейших, основополагающих наук. Из механики выросло все человечество. Механика - это движение материальных тел, все то, что окружает нас. Люди, которые развивали эту науку, основоположники современной классической механики - это Ньютон, Лейбниц. Из механики развились другие разделы физики. Если говорить о современном состоянии этой науки, мы видим, что в последние десятилетия развилось много специфических разделов - это биомеханика, хемомеханика, мехатроника, микромеханика, наномеханика, астрофизика. Механика продолжает расширяться и влиять на нашу жизнь.

Закономерности механики настолько богаты, что от прогресса в этой области зависит развитие человечества.

- Во всех ли науках механика является некой составляющей или основой?

Игорь Шардаков: Я не вижу тех областей, где не было бы отклика в механике.

Валерий Матвеенко: Может быть, самое обидное, что механика, зачастую решая глобальные вопросы, остается на вторых ролях. Простой пример: сконструирован новый самолет, мы знаем имя генерального конструктора. Но самолет не полетит без знания аэродинамики, без обеспечения соответствующей прочности и решения массы других проблем. А это все решает механика.

- Механика - это фундаментальная наука?

Игорь Шардаков: Это не просто фундаментальная наука. Это основа, из которой вырастали все естественные науки.

- Хорошо, мы знаем генерального конструктора самолета. Должны ли, можем ли мы знать тех ученых механиков, которые вкладывали свои знания в строительство этого самолета?

Валерий Матвеенко: Механики знают.

Игорь Шардаков: Это было бы совершенно не лишним.

- Механика - это не просто таблица умножения, которая лежит в основе всего и вся. Она решает огромное количество современных задач?

Игорь Шардаков: Безусловно. Весь окружающий мир - это все механика. Механика - это и то, что идет внутри тел. С механикой человек знакомится с самого детства. Процесс разрушения - это один из процессов, который является сферой наших интересов. Разрушение различных материалов происходит по-разному.

Валерий Матвеенко: Тут, наверное, лучше на примерах. Почему кашалот быстро плавает при относительно малых энергетических затратах? Объяснение этого - задача механики.

Игорь Шардаков: Биомеханика - это гигантский раздел науки, который привлекает большие средства. Он соприкасается с медициной. Мы изучаем процессы, которые происходят в мышечной ткани.

Валерий Матвеенко: Игорь - один из идеологов проекта "Виртуальное сердце".

Игорь Шардаков: Это моделирование сердца, которое опирается на реальные процессы, происходящие в мышечной структуре. Это значимо для медицины. В частности, наши работы позволили обнаружить достаточно интересные электродинамические явления, которые протекают в тканях сердца и они определяют возможность изучения аритмии сердца.

- Я правильно понимаю, что механика - она в некотором роде абсолютна. К вам могут прийти биологи, физики...

Игорь Шардаков: ...химики, физиологи. Как раз на контакте наук возникают самые интересные проекты. В сентябре-октябре я был второй раз в Сиднее. У нас совместный проект с сиднейским университетом, со школой физики. Мы взаимодействуем по проблемам биосовместимости. Там задействованы физики, биологи, медики, физиологи, химики. Со стороны России я руководитель, а со стороны Сиднейского университета Белик Марцелла. В процессе выполнения проекта мы на семинарах пересекаемся с учеными из института исследования сердца сиднейского. Тут же возникают контакты, обсуждаются проблемы. Мы проводим небольшой цикл исследований совместно.

- Можно обозначить основные векторы, по которым сейчас наука как наука движется? Или выделить несколько направлений сложно?

Игорь Шардаков: В Перми основные направления - это механика твердого тела и механика жидких и газообразных тел. Эти две школы известны в России и не только. Они достигли значимых результатов.

Валерий Матвеенко: Механика твердого тела изучает объекты, форма которых изменяется под воздействием внешних факторов. Тут возникают задачи прочности, надежности. Чтобы появился интерес к механике, я бы обозначил некоторые темы. Мы говорили о междисциплинарном взаимодействии. Был такой исторический факт: Институт технической химии рождался в недрах нашего института. На одном этаже была лаборатория Шардакова и на этом же этаже была лаборатория химиков. Волей - неволей, в процессе общения, родилась наука под названием хемомеханика.

- Хемомеханика родилась в Перми.

Игорь Шардаков: Может быть, не стоит претендовать на звание родины этой науки, но вклад мы в нее внесли значительный. У нас был Валерий Павлович Пегишев, который занимался полимерами. Мы исследовали воздействие на полимеры различных нагрузок - температурных, динамических, силовых. Здесь появился очень интересный фрагмент работ, когда производится всевозможная оценка прочностных характеристик этих материалов с момента его рождения - полимеризации, фазовых переходов. Они оказались очень значимыми для этих материалов. Если недолжным образом реализовать эти процессы, материал может разрушиться от тех противоречий в виде напряжений.

Валерий Матвеенко: Яркий пример - все пользуются эпоксидкой. Иногда ее замешаешь удачно, и все склеится, а иногда неудачно, и она вся потрескается.

- Я с этим бытовым примером знаком очень хорошо, особенно, с его второй частью.

Валерий Матвеенко: Полимеры, конечно, сложная, многокомпонентная система. Они по-разному ведут себя при смешивании, разных температурах. Чтобы получить нужный продукт, нужна хемомеханика.

- Какие еще направления можно вспомнить в пермской механике?

Игорь Шардаков: Я скажу о том, что ближе ко мне. В последнее время мы занялись внедрением хороших научных достижений в разработку автоматизированных систем мониторинга деформационного механического состояния сооружений и конструкций. Это системы, которые отслеживают состояние конструкций и позволяют предсказать какой интервал времени конструкция может безопасно эксплуатироваться. Это стало возможно благодаря развитию информационных технологий и тем достижениям механики, которыми мы обладаем. Мы этими системами занимаемся лет 10 и успешно используем в различных современных сооружениях. Например, мы внедрили такие системы в торгово-развлекательном комплексе "Семья". Горно-нефтяной институт заказал нам создание системы мониторинга в Березниковском районе.

Валерий Матвеенко: В пятидесяти домах установлены наши системы.

Игорь Шардаков: Они в онлайн-режиме отслеживают состояние строений. Я вижу это, сидя в своем кабинете.

- Как формировалась механическая научная школа в Перми. С чего все начиналось?

Игорь Шардаков: Механическая школа в Перми начиналась с двух основополагающих...

Валерий Матвеенко: Мы затронем только одну ветвь, к которой мы причастны.

Игорь Шардаков: Да. Это политехнический институт, середина 60-х, приезд сюда Александра Александровича Поздеева, известного профессора, члена-корреспондента АН СССР. Он приехал сюда очень молодым. И он со всем своим багажом и азартом принялся за создание кафедры динамики и прочности машин. Эта кафедра и родила основную ветвь - механики деформированного твердого тела. Мы с Валерием Павловичем выпускники это кафедры. Это был третий выпуск.

Валерий Матвеенко: Поздееву удалось создать маленький МИФИ в стенах Пермского политехнического института. Ему дал карт-бланш Михаил Николаевич Дедюкин, который тогда был ректором. В техническом вузе читался почти полный курс университетских дисциплин. Такая закваска очень многое дала.

Игорь Шардаков: Сан Санычу как-то хорошо удалось сформировать эту кафедру. Было огромное количество часов математики, физики и по другим наукам.

Валерий Матвеенко: У Поздеева был еще великий дар - он не был жаден. Я говорю о том, что он лучших учеников сплавлял в Москву. Вот мы с Валерием Николаевичем в аспирантуре были в Москве. Далеко не каждый руководитель так делает. Поэтому у нас получился такой конгломерат.

Игорь Шардаков: Все возвращались. Установилась связь с МГУ-шной школой механики, которую возглавлял Алексей Антонович Ильюшин. Это очень известный в нашей стране ученый. Эти связи, контакты очень многое дали для нашей пермской школы.

Валерий Матвеенко: Поздеев был неординарным человеком. Марафон бегал, боксом увлекался, на семитысячники ходил. Одна из улиц на комплексе ППИ носит его имя.

- Значит, школа сформировалась, появились молодые ученые, направления и сейчас можно говорить, что пермская школа механики - одна из...

Валерий Матвеенко: Пусть другие оценивают, но мы в тройке по России.

- А насколько российская механика как наука котируется?

Валерий Матвеенко: Мы сильны в теоретической части, но в последнее время очень отстали в приборной базе. Может быть, я крамольную вещь скажу, но при большом интересе к теории, не было большого желания заниматься экспериментальной частью.

Игорь Шардаков: Пробел был, но сейчас он очень мощно устраняется. Выделяются средства, закупаются устройства, установки. Даже возникла проблема - люди не успевают осваивать все приборы. Я знаю, что иногда полученная техника стоит нераспакованная. Сейчас для людей, которые входят в эту науку, очень благоприятное время. Можно реализовывать свои планы, амбиции, мотивации. Занятие механикой позволяет хорошо оглядеть весь мир. Наши аспиранты имеют большие возможности посещать другие страны, стажироваться там, бывать на конференциях.

Валерий Матвеенко: У нас всю жизнь была мечта побывать на Камчатке, и мы там побывали, но не как туристы, а как научные сотрудники. У нас был прекрасный грант.

Игорь Шардаков: Это все те же контакты. Мельник Олег Эдуардович - это вулканолог. Общаясь с ним, мы «родили» совместный проект. Он занимался магмой, а мы занимаемся, в основном, деформированием твердых тел. При изучении вулканов используются сейсмодатчики, изучаются деформационные процессы. Это состояние активной деятельности вулкана, которой привели какие-то причины, были какие-то предвестники. И далеко не динамические. У нас был свой взгляд на то, как можно анализировать состояние пород в окрестностях вулкана до его активной фазы.

- Предсказать извержение?

Игорь Шардаков: Да. Когда все трясется - уже поздно.

Валерий Матвеенко: Мы прекрасно прожили две недели у подножия вулкана.

Игорь Шардаков: Это соединилось с идеей мониторинга.

Валерий Матвеенко: Были написаны статьи, которые получили оценку международного сообщества. Когда был сделан доклад на одной из международных научных конференций, нам поступило предложение опробовать это на Этне.

Игорь Шардаков: Реализация этих проектов - дорогое удовольствие, и пока это остается на бумаге.

- Вы говорили про мониторинг в зоне Верхнекамья. Это работа одного порядка?

Игорь Шардаков: Здесь очень много общего с точки зрения механики.

- В мониторинге, который вы ведете, есть что-то пермское эксклюзивное, чего больше не нигде?

Игорь Шардаков: Качественная характеристика мониторинга в значительной степени зависит от тех математических моделей, которые заложены внутри, они определяют идеологию мониторинга. Блок датчиков поставляет дискретную информацию с каких-то точек исследуемого объекта. Информация поступает в математическую модель, которая позволяет, на основе этих данных, охарактеризовать состояние объекта в целом, в любой его точке.

- Насколько точны наши математические модели?

Игорь Шардаков: Это один из основных моментов - адекватность модели по отношению к объекту, который мы мониторим. Это одна из основных задач. Тут надо, чтобы модель жила с этим объектом, адаптировалась под него.

Валерий Матвеенко: Мы мониторили здание в Кунгуре. Его пришлось расселить.

- В создании математических моделей и их адекватности помогла ваша фундаментальная подкованность. Создание моделей - ваша сильная сторона.

Игорь Шардаков: Абсолютно верно. Но и по инструментальной части мы кое-что делаем. Есть свои находки, достижения. Одна из наших инструментальных разработок базируется на таком простом явлении как сообщающиеся сосуды. Она оснащена современными датчиками, работает в автоматическом режиме и успешно продвигается.

- Помимо Верхнекамья вашими системами мониторинга кто-то еще пользуется?

Игорь Шардаков: Да. В Перми уже три года мы наблюдаем деформации...

Валерий Матвеенко: Заказов очень много, но мы стоим перед дилеммой. Если Игорь Николаевич будет тиражировать эти системы мониторинга, он будет успешен. Но для нас он важен в другой ипостаси. Нам необходимо создание инновационного направления в институте, которое тиражировало бы разработки, а Игорь Николаевич только курировал бы процесс.

- И вопрос капитализации стоит, как я понимаю. Как раз в подобных структурах могут реализовать себя молодые ребята, организовать научные группы, которые будут двигаться дальше. А куда дальше вы планируете двигать науку? В каком направлении планируете развивать механику?

Игорь Шардаков: Страна вошла в рыночные отношения, что неизбежно сказывается на направлениях, которые мы развиваем. В частности, мы планируем развивать направления, полезные для систем мониторинга. Совсем недавно на гигантском конкурсе мы выиграли престижный российский грант фонда развития лабораторий и кафедр. Мы получили проект на разработку экспериментального стенда, который будет изучать деформационные процессы в реальных конструкциях. Одно дело - разрушить один элемент конструкции и посмотреть, как происходит процесс. Но процессы, которые происходят перед разрушением гораздо важнее. Разрушение систем, состоящих из элементов - это еще более сложный процесс.

Валерий Матвеенко: Игорь говорит - "стенд". Я поясню. Это пятиэтажное здание 36 на 18 метров. Аналогов такого стенда в России нет.

- Вы получили возможность взорвать дом (смеется).

Валерий Матвеенко: Сначала построить, а потом ломать.

- Когда будете реализовывать?

Валерий Матвеенко: Он уже в стадии реализации.

- Где он находится?

Игорь Шардаков: На территории нашего института. Его можно будет нагружать, разрушать, регистрировать.

- Я уверен, что через несколько лет, по результатам работы этого полигона мы о механике узнаем что-нибудь еще. И тогда вы снова придете к нам и расскажете об этом.

Игорь Шардаков: С удовольствием.

Обсуждение
3987
0
В соответствии с требованиями российского законодательства, мы не публикуем комментарии, содержащие ненормативную лексику, даже в случае замены букв точками, тире и любыми иными символами. Недопустима публикация комментариев: содержащих оскорбления участников диалога или третьих лиц; разжигающих межнациональную, религиозную или иную рознь; призывающие к совершению противоправных действий; не имеющих отношения к публикации; содержащих информацию рекламного характера.