Цифровая обработка результатов экспериментов, проводимых интерференционно-оптическими методами механики деформируемого твердого тела, и ее приложения для определения параметров механики разрушения

Проект направлен на решение фундаментальной задачи современной нелинейной механики разрушения – задачи определения напряженно-деформированного состояния и поля поврежденности у вершины трещины или углового выреза с помощью: 1) поляризационно-оптических методов (методов цифровой фотоупругости, когерентной оптики и голографии, метода корреляции цифровых изображений); 2) аналитического представления полей напряжений и перемещений вблизи углового выреза с помощью метода разложения по собственных функциям с учетом высших приближений в разложениях компонент тензоров напряжений, деформаций и вектора перемещений и развития методов асимптотического анализа и синтеза в задачах механики разрушения с целью построения многопараметрических асимптотических разложений механических величин вблизи вершины трещины; 3) компьютерного имитационного моделирования процессов разрушения методом конечно-элементного анализа, который будет реализован в многоцелевом расчетном комплексе SIMULIA Abaqus.В современной фундаментальной механике деформируемого твердого тела и ее промышленных приложениях первоочередной задачей, возникающей в теоретическом анализе, при расчете и конструировании инженерных сооружений, является необходимость учета нелинейностей различного вида и сингулярных особенностей, вызванных частичным разрушением у концентраторов напряжений в виде трещин, острых углов, вырезов и включений. Эти задачи не решаются инженерными методами с помощью обычных нормативных методик и требуют разработки более сложных подходов к их решению с использованием математического аппарата механики разрушения, сложных программных комплексов. Высокоточные экспериментальные методики часто оказываются единственным средством верификации различных теорий механики деформируемого твердого тела и механики разрушения, как одной из ее составных частей. Весьма эффективным следует признать экспериментальные поляризационно-оптические методы определения напряжений. Выход за рамки классической линейной фотоупругости требует разработки нового направления поляризационно-оптических методов – нелинейной фотоупругости, развитие которого и предполагается осуществить в рамках настоящей научно-исследовательской работы. В проекте для экспериментального исследования задач механики разрушения предполагается использовать поляризационно-оптические, голографические методы, лазерную интерферометрию и метод корреляции цифровых изображений. Совокупность данных методов позволит получить наглядную картину распределения напряжений, деформаций и перемещений у вершины трещины или углового выреза. Корректная интерпретация интерференционных картин, получаемых при проcвечивании в полярископе пространственно-напряженных объектов, вызывает значительные трудности. В проекте предполагается использование компьютерных технологий (вычислительных комплексов Matlab, Waterloo Maple и Mathematica и языков программирования нового поколения, таких Java Script и Python) для создания комплекса интерактивных программ для быстрой математической обработки всего объема экспериментальной информации в сочетании с новыми математическими методами решения задач нелинейной механики разрушения и прочности твердых тел, что откроет принципиально новые возможности цифровой фотомеханики применительно к решению пространственных задач механики разрушения в общей постановке.