2.3.1.3.2. Физическое и математическое моделирование деформирования, повреждаемости и разрушения неоднородных материалов при квазистатических температурно-силовых воздействиях.

Моделирование деформирования и разрушения неоднородных материалов, в том числе композитов, в условиях ползучести и неравномерного распределения напряжений. Экспериментальное исследование влияния эксплуатационно-технологических факторов на изменение характеристик материала, в том числе характеристик усталости. Экспериментальное исследование высокотемпературного деформирования и ползучести жаропрочных сплавов в средах горения. Исследование прочности пористых материалов, в том числе биоматериалов, с учетом заполнения их жидкостями и влияния сложного неоднородного напряженного состояния. Основные результаты: С помощью собственных алгоритмов на С++, метода оптимизации Нелдера – Мида и алгоритмов, встроенных в пакет MSC.Marc, решены прямые и обратные задачи формообразования по определению силовых воздействий, обеспечивающих необходимую кривизну балок и цилиндрических оребренных панелей (Al-Cu2-Mg2-Ni1) в условиях пластического течения и в условиях ползучести с учетом различия механических свойств при растяжении и сжатии, а также накопления повреждений, описываемых степенными законами с разными показателями. • Показано, что метод характеристических параметров можно использовать для оценки напряженно-деформированного состояния скручиваемого стержня круглого сечения из ортотропного при ползучести материала. С использованием подхода Бхатнагара – Гупта и конечно-элементного расчета обосновано, что характеристические точки (skeletal point stresses) располагаются на том же расстоянии вдоль радиуса, что и для изотропного материала, но под углами 450 к главным осям ортотропии; выведены аналитические зависимости для угловой скорости закручивания. • Развита новая экспериментальная методика по исследованию диссипативных свойств металлических сплавов в условиях одноосного периодического нагружения с увеличивающейся амплитудой, подтверждающая фазовые переходы материала под нагрузкой. • Для композитов, полученных методом электроискрового спекания смесей Al+20 об.% Fe и Al+20 об.% Fe66Cr10Nb5B19 (стекловидный сплав), показано, что композит со стекловидным компонентом демонстрирует более высокую прочность и одновременно хрупкость, чем композит, содержащий структуры ядро-оболочка с сердцевинами из металлического железа. • Проведены первые испытания стенда для исследования материалов на ползучесть в средах горения при температуре свыше 1200 °C с возможностью оценки влияния на скорость ползучести таких сред, как природный газ, бензин, керосин. • Определены механических характеристики аллотрансплантата (смесь измельчённых частиц кортикальной и губчатой кости) «сухого» и с заполненными жидкостью порами при циклических испытаниях на стеснённое сжатие в 6 этапов нагружения с релаксацией напряжений между этапами и с увеличением осевой нагрузки на каждом этапе. Показано, что вязкоупругая модель материала со сдвиговой и объёмной релаксацией на основе рядов Прони с использованием полученных параметров хорошо описывает процесс релаксации напряжений. • Исследования кинематики движения позвоночно-тазового комплекса при изменении исходного положения «стоя» на положение «сидя» позволило выявить новую ось вращения (седалищную), которая соответствовала точкам начального контакта седалищных бугров с поверхностью стула. Как следствие появляется зазор между поверхностями головки бедренной кости и вертлужной впадины, что является возможной причиной нестабильности ацетабулярного компонента эндопротеза, приводящих к вывиху сустава при смене положений тела у пациентов, перенёсших операцию. • Области применения результатов: аэрокосмическая, авиа- и судостроение, ядерная энергетика, биомеханика (производство имплантатов и эндопротезов).