Новые континуальные и дискретные подходы к моделированию прочности, разрушения, структурных превращений и тепловых процессов в сплошных средах с учётом динамических внешних воздействий

Объектом исследования является конструкционные и природные материалы, подверженные действию экстремальных ударно-импульсных нагрузок, динамических нагрузок, высокоскоростных нагрузок, а также распространение волн и тепловые процессы в кристаллических материалах. Цель работы — определение критериальных условий разрушения и изучение микроструктурных особенностей процесса динамического деформирования и разрушения конструкционных материалов при ударно-импульсных высокоскоростных воздействиях. Критерий разрушения на основе концепции инкубационного времени был успешно применен для аналитического исследования динамического старта трещин в конструкционных материалах при коротких импульсных нагрузках. Экспериментально зарегистрированное явление задержки разрушения в задаче о старте трещины теоретически предсказано в рамках концепции инкубационного времени. Исследованы микроструктурные особенности процесса динамического деформирования и разрушения пористого железа при сверхбыстром (субмикросекундном) нагружении. Показано, что сверхбыстрое воздействие на преграду привело к интенсивному структурообразованию пористого железа на мезоуровне. Практическая значимость пористых металлических материалов заключается в их высокой способности поглощать энергию, их повышенная пластичность позволяет подвергать эти материалы высокоскоростному ударному воздействию, в том числе при резком изменении температуры. Областью применения этих материалов, например, могут служить эффективные устройства для локализации взрывных и ударных нагрузок. Продолжено решение серии задач о распространении ударной волны в структурно-неоднородной среде и проведена серия экспериментов по ударному нагружению образцов стали АБ2-2 с регистрацией параметров отклика материала на двух масштабных уровнях и проведены микроструктурные исследования образцов стали АБ2-2, нагружаемых в допороговом, переходном и запороговом диапазонах скоростей ударного нагружения. Цель этого исследования определить какова природа «триггерного» механизма, посредством которого происходит переключение процесса динамического деформирования с одного масштабного уровня на другой и каким образом осуществляется обмен количеством движения и энергией между масштабными уровнями. Был обобщен подход к описанию переходных процессов в деформируемых твердых телах на случай гармонических кристаллов Получены аналитические выражения, описывающих переходные процессы, инициированные мгновенным тепловым возмущениям в конечных одномерных гармонических кристаллах, а также переходный процесс, инициированный мгновенной деформацией, в бесконечных одномерных слабоангармонических кристаллах. Результаты работы могут быть применены при разработке и моделировании конструкционных материалов с новыми прочностными свойствами и исследовании структурно-временных особенностей динамического разрушения и структурных перестроек в конструкционных, а также природных материалах.