Экспериментально-расчетное исследование динамического нагружения перспективных композитных и наноструктурных материалов при высокоскоростном ударе

Объекты исследования: преграды и защитные конструкции из перспективных конструкционных материалов в условиях динамического нагружения. Цель: решение актуальной проблемы защиты техники и инженерных сооружений от тел, летящих со скоростями до 7 км/с, в которой составной частью является задача поиска новых перспективных материалов и прогнозирование их поведения при высокоскоростном ударе и взрыве. Представлены результаты экспериментального и численного исследования деформирования, разрушения и фрагментации преград (монолитных, многослойных, слоисто-разнесенных), в состав которых входят перспективные конструкционные материалы (керамика, композиты, наноматериалы), и конструкций с покрытиями из наноструктурных материалов. Выполнены лабораторные и полигонные испытания по исследованию поведения конструкций (бетон, железобетон) и природных массивов (лед, известняк) при динамическом нагружении (удар, взрыв). Установлены корреляционные связи параметров микро- и макроструктуры с динамическими прочностными характеристиками материалов, позволяющие эффективно управлять их структурой для создания ударостойких образцов. В рамках модели механики сплошной среды, описывающей динамическое деформирование и разрушение твердых тел с учетом развития и накопления микроповреждений и влияния температурных эффектов, в двух- и трехмерной постановке проведен численный анализ процесса пробития и разрушения комбинированных преград и конструкций при космических скоростях удара. Фрагментация ударника и преграды рассчитывается с помощью механизма распределения дефектов структуры материала при зарождении отрывных и сдвиговых трещин. Для прогнозирования конечного результата соударении твердых тел отработан и адаптирован комплекс инженерных методик с учетом динамических характеристик материалов и силовых критериев разрушения. Установлены критериальные соотношения, определяющие структуру функциональных связей между критериями подобия процессов деформирования и разрушения материалов при соударении со скоростями до 6 км/с.