НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ МАТЕРИАЛОВ И СРЕД С ИЕРАРХИЧЕСКОЙ КОМПОЗИЦИОННОЙ СТРУКТУРОЙ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИХ ВИРТУАЛЬНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Проект выполняется в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН. Объект исследования: применяемые и перспективные конструкционные и функциональные материалы с многомасштабной внутренней структурой, в том числе композиционной, на металлической, керамической и полимерной основе. Цель работы: разработка комплекса взаимодополняющих термомеханических моделей перспективных материалов с многомасштабной внутренней структурой и композиционным составом для их виртуального тестирования и определения перспективных направлений дизайна внутренней структуры. Методология и методы исследования: создание комплекса взаимосвязанных аналитических и численных моделей перспективных материалов в спектре масштабов от нано- до макроскопического, программная реализация моделей, теоретический анализ и численное изучение механизмов неупругого поведения материалов с целью выявления влияния ключевых параметров структуры на макроскопические механические свойства. На текущем этапе разработаны трехмерные термомеханические модели поликристаллических металлических материалов. Выявлены закономерности влияния стесненных условий деформации и разориентации межзеренных границ на динамику роста интеркристаллитных трещин и вязкость разрушения. Разработан обобщенный формализм макроскопической физической теории пластичности многофазных материалов, учитывающий поля внутренних напряжений ансамбля дефектов и энергию их взаимодействия с полями напряжений от внешних воздействий. Получены соотношения для оценки влияния характеристик межфазных границ на параметры распространения упругих волн в композиционных материалах. Разработаны новые анизотропные механические модели перспективных органостеклоуглепластиков типа АРМОС. С использованием многомасштабной связанной модели обобщены закономерности влияния масштаба поровой структуры на макроскопические механические свойства высокопрочных бетонов. Установлено соответствие стадийности макроскопического неупругого поведения квазихрупких пористых материалов росту микроповрежденности. Результаты исследований вносят значимый вклад в создание методологической основы построения и программной реализации цифровых двойников поликристаллических металлов и сплавов, а также композиционных материалов на керамической и полимерной основах. Все задачи, поставленные в рамках настоящего этапа проекта, выполнены в полном объеме. Все полученные результаты являются новыми и оригинальными.