Разработка базы данных и программного комплекса моделирования электрофизических свойств композиционных материалов

1.

Выпускная квалификационная
работа
«Разработка базы данных и программного
комплекса моделирования электрофизических
свойств композиционных материалов»
Выполнил: Щёлоков А.В
Руководитель ВКР - к.ф.-м.н., доцент, доцент
кафедры "Информационная безопасность
автоматизированных систем" Корчагин С.А.

2.

Актуальность
Прогнозирование свойств материалов – важная задача, композиты используются в электронике,
медицине, средствах связи и т.д.
Это важно для разработки новых технологий и материалов, улучшения производственных
процессов и создания более эффективных продуктов.

3.

Цель и задачи ВКР
Цель: разработка базы данных, содержащая информацию об
электрофизических свойствах различных материалов и
программного комплекса, позволяющего моделировать
электрофизические свойства композитов, состоящих из двух и
более материалов.
Задачи:
• Обзор программных комплексов моделирования свойств
материалов и существующие базы данных;
• Обзор методов моделирования различных материалов;
• Разработка базы данных свойств материалов;
• Реализация программного комплекса моделирования
электрофизических
свойств различных материалов.

4.

ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ БАЗЫ
ДАННЫХ
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ПРОГРАМНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Создание моделей материалов
Моделирование свойств материалов
Оптимизация свойств материалов
Прогнозирование свойств материала
Индивидуальные функции
Визуализация результатов

5.

Преимущества и недостатки Materials Studio и COMSOL
Multiphysics
Materials Studio
COMSOL Multiphysics
Преимущества
Недостатки
Преимущества
Недостатки
1.
Интегрированная
среда разработки
для
моделирования
свойств
материалов.
1. Ограниченные
возможности для
моделирования
сложных процессов.
1. Мощное
средство для
моделирования
материалов.
1. Иногда требует
значительных
вычислительных
ресурсов.
2. Широкий спектр 2. Высокая стоимость
инструментов для лицензий и
атомистического
обслуживания.
моделирования.
2. Широкий
выбор
предопределен
ных моделей.
2. Сложный для
начинающих
пользователей
интерфейс.
3. Гибкость и
3. Не всегда
точность в анализе оптимальная
многих классов
производительность
материалов
3. Поддержка
параллельных
вычислений.
3.Лицензирование
может быть
дорогим

6.

МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
1) Молекулярно-динамическое моделирование композиционных материалов рис.1
2) Метод конечных элементов рис.2
3) Метод, основанный на теории эффективной среды композиционных материалов рис.3
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3

7.

Выбор программных средств
В качестве языка программирования был выбран C# и программа
для реализации базы данных SQLite Database Browser.

8.

Математические модели
1)
Двухслойная среда. Формула: ε