Исследование свойств современных материалов, математическое моделирование и разработка компьютерных программ для анализа процессов в деформируемых средах на нано-, микро- и макроскопическом уровнях

Объектом исследования являются физико-механические свойства функциональных материалов, полимерных нанокомпозитов, металлических сплавов, испытывающих большие деформации и изменения микроструктуры и химического состава при механических, электромагнитных и химических воздействиях. Целью работы является построение математических моделей поведения материалов в заданных условиях воздействий и разработка методов экспериментальной аттестации их механических и прочностных характеристик. Осуществлена конкретизация определяющих уравнений предложенной ранее модели вязкоупругого поведения материала в условиях больших деформаций. Выполнен сравнительный анализ механических свойств эластомерных нанокомпозитов с техническим углеродом, детонационными наноалмазами, малослойными графенами, нанотрубками. Установлено, что наибольшее усиление материала при одинаковой массовой доле наполнителя получается при одновременном использовании двух наполнителей: технического углерода и нанотрубок. Проведены исследования структуры материалов атомно-силовой микроскопией, включая анализ в растянутых образцах. Установлен минимальный размер агрегатов, около которых могут возникать отслоения связующего. Показано, что упрочняющие материал тяжи соединяют частицы наполнителя. Экспериментально исследованы углеродные нанослои на поверхности полиуретана, возникающие при ионно-плазменной обработке. Установлено, что получаемые слои имеют хорошее сцепление с подложкой и не подвержены отслоению в процессе растяжения образцов. Дано теоретическое обоснование причине появления волнообразной поверхности углеродных нанослоев. Теоретически исследованы особенности деформирования полимерных гелей в зависимости от вида напряженного состояния в условиях конечных деформаций. Теоретически исследовано качественное и количественное различие подходов к описанию связанных процессов взаимной диффузии, деформации в металлических сплавах. Теоретически описано раздвойникование мартенситной структуры в ферромагнитных сплавах Гейслера под действием комбинированных магнитного и силового воздействий. Теоретически исследованы закономерности эволюции искажений и остаточных напряжений в конструкции, возводимой проволочно-дуговой наплавкой с послойной проковкой. Предложен подход к построению функциональных многомасштабных базисов для эффективного численного решения нелинейных краевых задач с локализованными структурами.