Деформирование и разрушение изотропных и анизотропных материалов в широком диапазоне температур (промежуточный)

Лаборатория 201. 1. Предложена модель внедрения жесткого шероховатого цилиндра в упругое полупространство. Модель основана на двухэтапном рассмотрении процесса контактного взаимодействия исследуемых тел. Первый этап состоит в определении дополнительной податливости при сжатии двух полупространств: жесткого с шероховатой поверхностью и упругого. На втором этапе решается контактная задача о внедрении жесткого цилиндра в упругое полупространство с учетом дополнительной податливости, возникающей вследствие существования микрорельефа на одной из контактирующих поверхностей. В результате решения интегрального уравнения контактной задачи на втором этапе (макроуровень) определяются распределения номинальных контактных давлений для рассматриваемого микрорельефа поверхности цилиндра, а также зависимость внедрения цилиндра от механических характеристик основания. (академик РАН И.Г. Горячева). 2. Изучена кинетика снижения прочности полиамидных волокон из полиамида ПА-6 при облучении воздухе рентгеновским излучением в интервале мощностей поглощенной дозы 0,16-10 Гр/с. Показано, что снижение прочности облученных полиамидных волокон происходит до некоторого предельного значения, зависящего от мощности дозы и может быть описано закономерностями кинетики обратимой реакции псевдопервого порядка. Разработана структурно-кинетическая модель радиационно-окислительного старения волокон, в которой учитывается противоположное влияние деструкции и сшивания проходных макромолекул на прочность ориентированного полимера (волокна) и особенности структуры ориентированного полимера. (Фомин Л.В., Далинкевич А.А.) 3. Продолжение исследований по теме длительного разрушения составного растягиваемого стержня из металлического материала в процессе ползучести, находящегося в коррозионно-активной среде. В рамках данного этапа исследования рассмотрена модельная задача о длительном разрушении в процессе ползучести составного растягиваемого стержня с учетом неклассического диффузионного процесса проникновения активной среды. В данном случае рассматривается диффузия, при этом проникшее в материал активное вещество находится в двух состояниях: свободном и связанном. Особенностью исследования на данном этапе является наряду со степенной модели ползучести и длительного разрушения применение сингулярной дробно-степенной модели, в которую входит естественная механическая характеристика – предел кратковременной прочности материала при температуре испытания. (Фомин Л.В., Басалов Ю.Г.) 4. Проводится разработка новой механико-математической модели коррозионного длительного поэтапного разрушения, уже с учётом параметра химического взаимодействия, материальные и коррозионные параметры которой можно определить из эксперимента. Определены основы подхода и метод определения параметров модели. В качестве примера проведено определение указанных параметров из экспериментов по ползучести и длительной прочности и известного эксперимента зависимости роста толщины коррозионной пленки во времени (Фомин Л.В., Усачев М.А.). 5. Производится обновление аппаратного и программного обеспечения, в частности, ведется подготовка сервера и программного обеспечения для накопления и обработки данных эксперимента по ползучести. Проведена оценка момента времени образования шейки на плоском образце из металлического материала. Время локализации деформаций может составлять 60-80% от времени до разрушения для проведенных экспериментов. Характер появления и развития локализации деформаций зависит от температуры и напряжения, при этом с повышением температуры и напряжения локализация наступает раньше, чем при более низкой температуре и напряжениях. (Терауд В.В.). 6. Проведен анализ результатов испытаний на ползучесть титановых сплавов ВТ5 и ВТ6 при 650оС. Получены экспериментальные зависимости для скорости деформаций установившейся ползучести, предельной деформации и времени в момент разрушения от номинального напряжения. Полученные экспериментальные данные удовлетворительно экстраполируются двухпараметрической степенной и четырехпараметрической дробно-степенной зависимостями. (Назаров В.В.) Произведено моделирование процессов, оказывающих решающее влияние на зарождение коррозионных трещин. К таковым процессам относят накопление концентрации метана, развитие пористости, а также термическое состояние метана в микропорах обезуглероживаемой стали, которые могут привести к образованию коррозионных трещин. (Назаров В.В.). Лаборатория 205. 1. В проведенном исследовании рассмотрено понятие об эффективных физических и механических характеристиках композитов. Даны постановки математических задач для теоретического вычисления эффективных свойств неоднородных материалов в том числе и композитов с периодической структурой. Предложены три способа решения обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка с переменными кусочно непрерывными коэффициентами, а также дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка с переменными коэффициентами, с помощью которых можно теоретически вычислять эффективные свойства композитов. (Горбачев В.И., Бондаренко Д.В.). 2. Проведено исследование механических характеристик инструмента, из твердых сплавов и легированной стали, после обработки по технологии CCSL. Технология CCSL (Creation of Composite Surface Layer) использует ионизирующее излучение для наноструктурной модификации поверхностного слоя твердосплавного инструмента. В результате экспериментальных исследований были определены необходимые дозы ионизирующего излучения, которые обеспечивают повышение износостойкости тонкопленочных покрытий и изменения свойств основы инструмента и конструкционных материалов. (Ковальков В.К., Филиппов Я.Ю., Соколов А.В.) 3. Проведены научные исследования по теме "Биорезорбируемые макропористые материалы на основе замещенных фосфатов кальция, полученные методом пиролиза аэрозоля". Одним из направления современного материаловедения является поиск новый материалов для замещения поврежденных вследствие травм или болезней участков костной ткани. В связи с появлением нового регенеративного подхода в медицине, подразумевающего полное растворение импланта с постепенным его замещением природной костной тканью, на первый план выходят резорбционные характеристики материала. (Филиппов Я.Ю., Ковальков В.К.).