Закономерности деформирования и разрушения материалов в широком диапазоне интенсивностей нагружения (квазистатические, усталостные, динамические, ударно-волновые) исследуются экспериментально и теоретически с целю обоснования связи механизмов релаксации (пластичности) и разрушения, обусловленных нелинейной динамикой развития дефектов, с автомодельными режимами поведения материалов. Процессы деформации при ударно-волновом и динамическом нагружении характеризуются близкими временами нагружения к временам развития дефектов, структурной релаксации. Это предполагает рассмотрение процесса деформирования и разрушения, обоснование термодинамики в терминах структурных переменных, характеризующих дефекты, связь нелинейной динамики дефектов с релаксационными свойствами и стадийностью развития разрушения Экспериментальные исследования поведения конденсированных сред в широком диапазоне интенсивностей нагружения показывают ограниченность предположения о «адиабатическом подчинении» механических свойств структурным переменным, отражающих поведение дефектов.
Развитая в [1] статистическая термодинамика сред с дефектами установила вид термодинамического потенциала (неравновесной свободной энергии) в зависимости от внутренних переменных: деформации, индуцированной дефектами, и параметра структурного скейлинга, определяющего взаимодействие дефектов. Анализ кинетики дефектов с учетом нелинейности термодинамического потенциала показал связь коллективных мод ансамблей дефектов (автоволновых структур и диссипативных структур обострения), имеющих природу автомодельных решений, с механизмами локализации пластического течения и стадийностью поврежденности, зарождения и распространения трещин. Исследовано влияние коллективных мод дефектов на формирование упруго-пластических фронтов в металлах, механизм «релаксации» упругого предвестника; анализируется связь с термодинамикой инертных и энергетических материалов [2]. Развиты методы многомасштабного анализа структурных изменений, обусловленных дефектами, с использованием данных рентгеновской томографии применительно к широкодиапазонному моделированию поведения материалов.
Работа выполнена в рамках госзадания, регистрационный номер темы №124020200116-1.
[1] Naimark O.B. Defect induced transitions as mechanisms of plasticity and failure in multifield continua // In: Advances in multifield theories of continua with substructure. Ed.: G.Capriz, P.Mariano.- Boston, Birkhauser - - 2004 - P.75-114.
[2] Naimark O., Bayandin Yu., Uvarov S., Bannikova I., Saveleva N. Critical Dynamics of Damage-Failure Transition in Wide Range of Load Intensity // Acta Mechanica – 2021 - V.232 - P.1943–1959 https://doi.org/10.1007/s00707-020-02922-1