Концепция обеспечения качества функциональных поверхностей на основе мультифизических цифровых двойников микрорельефа
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 4 т.28, 2026 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена разработке методологических основ создания мультифизических цифровых двойников поверхностей деталей машин, ориентированных на установление прямой и количественной связи между топографией микрорельефа, условиями его технологического формирования и итоговыми эксплуатационными свойствами изделий. В рамках концепции управления качеством продукции автором предлагается трехуровневая архитектура подобной модели, которая объединяет детерминированное или стохастическое описание геометрии, пространственно-неоднородные физико-механические характеристики приповерхностного слоя, а также совокупность вычислительных модулей для прогнозирования отклика системы на мультифизические воздействия в условиях реальной эксплуатации. Сформулирована и раскрыта система из шести фундаментальных принципов построения таких моделей, гарантирующих их технологическую адекватность, иерархичность, адаптивность и способность к калибровке. Предложенный подход апробирован на концептуальных примерах из областей трибологии и механики контактной усталости, демонстрируя потенциал для перехода от традиционного статистического контроля геометрических параметров к предиктивному управлению качеством на основе целевых функциональных показателей текстуры. Полученные результаты формируют научно-методическую базу для построения интеллектуальных систем менеджмента качества в условиях цифрового производства.
Короткий адрес: https://sciup.org/148334338
IDS: 148334338 | УДК: 621.9:658.5 | DOI: 10.37313/1990-5378-2026-28-4-147-154
Concept for Quality Assurance of Functional Surfaces Based on Multiphysics Digital Twins of Microrelief
The article is devoted to the development of methodological foundations for creating multiphysics digital twins of machine part surfaces, aimed at establishing a direct and quantitative relationship between microrelief topography, the conditions of its technological formation, and the resulting operational properties of products. Within the framework of the product quality management concept, the author proposes a three-level architecture for such a model, which combines a deterministic or stochastic description of geometry, spatially inhomogeneous physical and mechanical characteristics of the subsurface layer, as well as a set of computational modules for predicting the system’s response to multiphysics influences under actual operating conditions. A system of six fundamental principles for constructing such models is formulated and elucidated, guaranteeing their technological adequacy, hierarchy, adaptability, and calibration capability. The proposed approach has been tested on conceptual examples from the fields of tribology and contact fatigue mechanics, demonstrating the potential for transitioning from traditional statistical control of geometric parameters to predictive quality management based on target functional texture characteristics. The obtained results form a scientific and methodological basis for building intelligent quality management systems in the context of digital manufacturing.
