Экспериментально-теоретическое исследование высокоскоростного деформирования и разрушения материалов и создание базы данных по динамическим свойствам материалов для расчета напряженно-деформированного состояния и прочности конструкций, испытывающих интенсивные воздействия ударного или взрывного характера

Выполнена адаптация имеющихся экспериментальных комплексов и методик измерения применительно к задачам проекта. Предложена система верификационных экспериментов с использованием модифицированных схем методов Кольского, Тейлора, прямого удара и т.д. С использованием результатов численного расчета проанализировано выполнение основных предпосылок, заложенных в основу используемых методов; оценено влияние сил инерции, трения, вида напряженно-деформированного состояния (НДС) на получаемые динамические свойства. Созданы программы обработки опытных данных и получения параметров математических моделей, входящих в известные комплексы расчета НДС и прочности конструкций. Проведены динамические испытания ряда конструкционных материалов, в том числе нанокристаллических; получены динамические диаграммы деформирования и зависимости прочностных и предельных деформационных характеристик от скорости деформации и температуры. Проведены базовые испытания образцов из сталей 08Х18Н10Т, 20Х13 и Ст. 3, и получены параметры модели Джонсона - Кука с различными вариантами скоростного множителя. Выполнена верификация модели упругопластического деформирования испытанных сталей при высокоскоростном нагружении. Проведены исследования процессов динамического деформирования и разрушения двух видов мелкозернистых бетонов: современного конструкционного класса В25 с добавками Muraplast FK-63 и Реостаб, а также нового перспективного фибробетона CARDIFRC, разработанного и изготовленного в университете г. Кардиффа (Великобритания). Получены прочностные, деформационные, временные и энергетические характеристики, а также их зависимости от скорости деформации, скорости роста напряжений и амплитуды нагрузки. Для мелкозернистого бетона В25 осуществлена идентификация реализованных в LS-DYNA моделей динамического деформирования и разрушения хрупких материалов. Для верификации моделей использован эксперимент на высокоскоростное внедрение жесткого ударника в преграды из исследуемого материала. Рассмотрено разрушение испытанных мелкозернистых бетонов с точки зрения структурно-временного подхода Н.Ф. Морозова – Ю.В. Петрова. Полученные в экспериментах зависимости прочностных характеристик от скорости изменения механических величин эффективно рассчитываются с использованием критерия инкубационного времени. Проведены испытания ряда конструкционных материалов (металлы и сплавы, керамика, древесина, пористые материалы) при высоких скоростях деформации. Осуществлены идентификация и верификация моделей и критериев разрушения испытанных материалов. Разработана структура базы данных по физико-механическим свойствам и параметрам математических моделей, входящих в комплексы расчета НДС и прочности конструкций и их элементов, испытывающих интенсивные динамические воздействия. Полученные физико-механические свойства материалов различной физической природы и параметры математических моделей составили основу для заполнения базы данных, а также использованы в вычислительных комплексах анализа прочности конструкций авиационной техники и ядерных энергетических установок (LS-DYNA, Динамика -2).