Прочность, разрушение и структурные превращения в материалах и конструкциях при экстремальных воздействиях.Развитие комплексного подхода моделирования физико-механических процессов в конденсированном веществе на различных масштабных уровнях с использованием дискретных и континуальных методов

В рамках работы над проектом будут изучены прочность, разрушение и структурные превращения в материалах и конструкциях при экстремальных воздействиях, в частности определены критериальные условия разрушения гетерогенных сред пригодные как для медленных, так и для быстрых режимов. Будет установлена связь порогов структурной неустойчивости динамически деформируемых материалов при ударном воздействии. Будут разработаны прогностические структурно-временные модели необратимого деформирования материалов, основанные на явном учете релаксационных процессов. Предполагается провести разработку и апробацию экспериментальной методики на основе интерферометрической регистрации отклика материала на ударное воздействие на разных масштабных уровнях. При помощи структурно-временного подхода будет построена теоретическая модель динамического разрушения, способная предсказывать как эффекты разрушения материала при действии постоянной скорости деформации (высокоскоростного нагружения), так и эффекты, порождаемые короткими импульсными, в том числе пороговыми, воздействиями. В настоящее время исследования по динамической прочности направлены, как правило, на изучение зависимости прочности от скорости воздействия и не принимают во внимание продолжительность и амплитуду приложенного импульса. Изучение пороговых нагрузок предполагает проведение серии экспериментов по определению оптимальных характеристик внешнего ударно-импульсного воздействия, которое приведет к разрушению. Работы по определению пороговых воздействий практически не проводятся, т.е. предполагаемое исследование является новым. На основе исследования динамической пластичности и прочности серии конструкционных материалов (алюминиевых сплавов, сталей и др.) будут получены зависимости динамического предела текучести от скорости деформации в специальных диапазонах скоростей деформации (104 – 105с-1). Теоретическое исследование прочности, разрушения и структурных превращений в материалах и конструкциях предполагает использование как аналитических решений, так и конечно элементных пакетов со встроенным критерием инкубационного времени. Следует отметить, что нарушение континуальности материалов при сильном деформировании и разрушении создает серьезные сложности в описании подобных процессов в рамках классической механики сплошной среды. С другой стороны, возросший в последние десятилетия интерес к физико-механическим свойствам нанообъектов потребовал еще более серьезного внимания к влиянию внутренней структуры материала на его механическое поведение. Особый интерес в этой области связан с появлением технологической возможности не только наблюдать и измерять элементы внутренней структуры твердых тел, но и оказывать влияние на эту структуру, а в случае нанотехнологий и создавать необходимые структурные элементы на микроуровне.Данный проект направлен на дальнейшее развитие дискретных и континуальных методов и подходов к моделированию физико-механических процессов в конденсированном веществе на различных масштабных уровнях с учетом вращательных степеней свободы и решение следующих новых задач.1. Разработка математических моделей и программных средств для описания аномального распространения тепла в одномерных и двумерных кристаллах.2. Исследование влияния нелинейности распространения тепла в одномерных и двумерных кристаллах.3. Исследование влияния линейного и нелинейного упругого основания на процесс распространения тепла в одномерных и двумерных кристаллах.4. Разработка одномерных дискретных и континуальных моделей для описания распространения тепла в квазиодномерных кристаллических материалах