ИССЛЕДОВАНИЕ ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ФАКТОРОВ И ОСНОВНЫХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ПЛАСТИЧНЫХ И ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ ВБЛИЗИ ИДЕАЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ И В МЕТАСТАБИЛЬНЫХ СОСТОЯНИЯХ. РАЗРАБОТКА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПРИНЦИПОВ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ.(промежуточный отчет)Раздел III Технические науки Пункт 23. Механика деформирования и разрушения материалов, сред, изделий, конструкций, сооружений и триботехнических систем при механических нагрузках, воздействии физических полей и химически активных сред

Исследование разнообразных процессов, протекающих при интенсивных импульсных воздействиях в конденсированных веществах: ударное сжатие, упругое и пластическое деформирование, фазовые и химические превращения при высоких давлениях и температурах в широком диапазоне длительностей импульсных воздействий - имеет существенное научное и практическое значение. Недостаток фундаментальных знаний о механизмах и кинетических закономерностях этих процессов и потребность прогнозирования действия импульсных нагрузок, ударных и взрывных волн, взрыва, импульсных лазерных, пучковых и других интенсивных воздействий на материалы, конструкции и природные объекты обусловил необходимость и актуальность данных работ. В практическом плане результаты исследований могут быть использованы для разработки новых технологий получения новых материалов, решения задач безопасности, в том числе сейсмической безопасности, а также для создания новой оборонной техники. Объектами экспериментальных и теоретических исследований в 2019 г. были металлы, неоднородные пористые и гетерогенные среды, смеси твердых окислителей и металлов, различные модификации углерода. Для реализации целей работы в 2019 г. был выполнен цикл экспериментальных и теоретических исследований. Проведено исследование прочностных характеристик различных твердых материалов при динамических импульсных воздействиях. Экспериментально измерена эволюция упругопластической волны ударного сжатия в аустенитной нержавеющей стали 2Х18Н10Т1. Определен динамический предел упругости и откольная прочность аустенитной стали при повышенной температуре. В отличие от чистых металлов со структурой г.ц.к. аномального возрастания динамического предела текучести с увеличением температуры в стали не зафиксировано. Предложен способ теоретической оценки напряжения пластического течения твердых тел при разгрузке из ударно-сжатого состояния. Способ апробирован в экспериментах при нормальной и повышенной температурах. Экспериментально и теоретически показано, что при ударном сжатии с повышением температуры ускоряется размножение дислокаций. Исследовано поведение полиметилметакрилата при ударно-волновом воздействии в зависимости от температуры. Показано, что динамическая прочность ПММА на разрыв вблизи температуры стеклования снижается почти в два раза по сравнению с нормальной температурой. Проведено моделирование распространения двухфазного течения в пористой среде, являющейся композицией двух сред с контрастными капиллярными свойствами. При компьютерном моделировании распространения фронта реакции с образованием газовой фазы в трещиновато-пористой среде показано, что аппроксимация макрокинетики химической реакции дифференциальным уравнением с запаздывающим аргументом удовлетворительно описывает положение границы устойчивости течения в экспериментах с закачкой раствора кислоты в пористую среду с химически активным скелетом. Определены границы автоколебательного режима при распространении фронта реакции с образованием газовой фазы. Новая модель учитывает эффекты капиллярной неравновесности и эффекты неравновесности, связанные с массообменом между составляющими двухкомпонентной среды под влиянием капиллярных сил, что позволяет проводить более точные расчеты. Исследованы процессы в различных фазах углерода под воздействием лазерных импульсов. Получены результаты по изменению структуры углерода в алмазе после миллисекундного локального контакта с лазернонагретым расплавом графита на атомном уровне и нового молекулярно динамического моделирования процесса, которые позволили кардинально изменить представления о механизме плавления алмаза. Показано, что при контакте алмаза с расплавом графита реализуется режим локального растяжения вблизи локальных трещин на фоне общего сжатия по типу появления крылообразных трещин в сжатых хрупких материалах. Растяжение происходит вплоть до спинодального распада дефектного алмаза, который приобретает sp2 дефекты при сжатии или в процессе растяжения. Спинодальный распад сопровождается значительным тепловыделением такой мощности, что прилегающий алмаз плавится, что требует повышения температуры, по крайне мере до 4000 К, хотя начальная температура не превышала 600 К. Впервые показано, что при спинодальном распаде такого алмаза формируется смесь полимеризованных углеродных нанокластеров и наноалмазов размерами 1 - 2 нм.