Исследование механизмов разрушения материалов с фрагментированной структурой

Многие современные технологии получения высокопрочных металлов и сплавов основаны на применении больших пластических деформаций (прокатка, волочение, равноканальное угловое прессование, всесторонняя ковка и др.). Известно, что независимо от схемы нагружения при достаточно большой величине пластической деформации исходные зёрна поликристалла разбиваются на взаимно разориентированные мезообласти размером порядка нескольких сотен нанометров, разделенные границами деформационного происхождения. В результате в материале формируется специфическая фрагментированная структура, применительно к которой классические дислокационные модели разрушения оказываются неприменимы. Прогресс на пути построения адекватной теории разрушения таких материалов может быть достигнут только с привлечением современных представлений физики больших пластических деформаций. Согласно этим представлениям, фрагментация структуры и разрушение материала и являются следствием процессов релаксации упругих напряжений от систем мезодефектов ротационно-сдвигового типа, накапливающихся на границах исходных зёрен поликристалла и границах деформационного происхождения (границах фрагментов) в ходе пластической деформации. Целью настоящего проекта является исследование механизмов и закономерностей разрушения материалов с фрагментированной структурой, сформированной в ходе больших пластических деформаций. Впервые эта задача будет поставлена и решена в самосогласованной постановке. В ходе выполнения проекта будет проведено моделирование статистически представительных областей фрагментированной структуры, дано описание систем мезодефектов, формирующихся в этой структуре и выявлены необходимые и достаточные условия для зарождения микротрещин в упругих полях мезодефектов. На основе данного подхода будут разработаны критерии формирования критической структуры материалов и рассмотрено влияние условий нагружения (схема нагружения, температура, скорость деформирования и т.д.) на закономерности протекания процесса разрушения. Научная значимость проекта заключается в развитии фундаментальных представлений о физической природе и механизмах разрушения материалов при больших пластических деформациях. Прикладная значимость проекта заключается в том, что решение поставленных в нем задач позволит создать научные основы для прогнозирования прочностных и пластических свойств конструкционных металлов и сплавов, полученных методами интенсивной пластической деформации, а также для разработки новых методов диагностики таких материалов как на стадии их получения, так и в процессе эксплуатации.