Развитие моделей механики конденсированной среды со структурой и их применение для описания высокоскоростной пластической деформации и разрушения магния и его сплавов

В процессах высокоскоростной пластической деформации и разрушения определяющую роль играет кинетика структурных дефектов материала (дислокаций, двойников, микротрещин). Конечная скорость развития систем дефектов приводит к росту сдвиговой и откольной прочности до величин, сопоставимых с соответствующими теоретическими пределами, при увеличении скорости деформации до величины порядка 1/нс [1-3]. Традиционно используемые в механике эмпирические модели пластической деформации [4,5], хорошо применимые для квазистатических условий и при умеренных скоростях деформации (до 10/мс), перестают работать при высоких (порядка 1/мкс) и сверхвысоких (порядка 1/нс) скоростях деформации, либо нуждаются в корректировке [6]. Область применимости активно развивающегося молекулярно-динамического моделирования [7-9], напротив, ограничена сверхвысокими скоростями деформации (обычно более 10/нс) и микроскопическими размерами систем (обычно менее 100 млн. атомов). Модели механики конденсированных сред с явным описанием кинетики структурных дефектов, в частности, модели пластической деформации [10-12] и разрушения [11,13,14], представляют собой перспективный подход, позволяющий естественным образом учесть особенности динамического деформирования, инерционность развития систем дефектов. Они оказываются применимы в широком диапазоне скоростей деформаций и температур, размеров рассматриваемой системы. Расчеты с их помощью позволяют помимо описания поведения системы в процессе динамической деформации получать информацию об изменении структуры материала в результате воздействия [12,15]. Такие модели активно развиваются соискателем гранта и его соисполнителями, чему в существенной степени были посвящены докторская и кандидатские диссертации, защищенные соискателем гранта и его соисполнителями, соответственно. К настоящему времени модели механики конденсированной среды со структурой разработаны, верифицированы и применены для описания высокоскоростной пластической деформации и разрушения ряда металлов: алюминий, медь, железо, никель, имеются также единичные расчеты для титана [10]. Эти металлы, за исключением титана, обладают кубической кристаллической решеткой, опыт применения моделей для описания анизотропных материалов с гексагональной кристаллической решеткой крайне мал.