Научно-исследовательская лаборатория проблем прочности, динамики и ресурса

Научные результаты:

• Описаны математические модели материалов при температуре, облучении и ползучести. Описана математическая модель термоактивированной ползучести.
• Описаны алгоритмы для определения материальных функций моделей деформирования у конструкционных материалов в зависимости от температуры и повреждающей дозы облучения.
• Найдены значения параметров моделей Джонсона-Кука с различными вариантами скоростного множителя и параметров модифицированной модели для титановых и алюминиевых сплавов. Описаны модели, алгоритмы и программные средства решения задач статической прочности, а также системы базовых экспериментов и алгоритм идентификации эмпирических определяющих соотношений для описания того, как зависит напряжение течения от скорости деформации и температуры. Создана программа для параметрической идентификации аппроксимирующих зависимостей.
• Показаны результаты экспериментального исследования динамического деформирования и разрушения цилиндрических образцов из сталей с кольцевыми концентраторами напряжений в виде временных зависимостей силы сопротивления образцу, полученных при разных температурах и скоростях растяжения. Показана зависимость времени до разрушения образца от условий нагружения и формы концентратора.
• Описана составная модель поврежденного материала, устанавливающая связь между изменениями приведенных напряжений деформаций на шаге изменения внешних воздействий, и параметрами, характеризующими текущее состояние материала.
• Разработаны кривые деформирования образцов из алюминиевого сплава и их зависимости от скорости деформации, температуры и вида напряженного состояния (растяжение, сжатие). Показаны зависимости предельных характеристик пластичности (относительное удлинение и сужение после разрыва, а также предельная пластическая деформация) от скорости деформации и температуры.
• Описаны схемы и экспериментальные установки для определения кривых деформирования и характеристик прочности и пластичности конструкционных материалов при сжатии, растяжении и сдвиге.
• Проведено экспериментальное исследование деформирования сталей при различных скоростях деформации и температурах. Найдены параметры аппроксимирующих зависимостей для исследованных сталей. Подтверждены результаты экспериментов на динамическое индентирование и диаметральное сжатие образцов из исследованных сталей. Подтверждены расчеты и проведено сравнение с данными натурных испытаний.
• Описаны модели, алгоритмы и программы исследования квазистатических процессов деформирования элементов конструкций из разномодульных материалов. Описаны экспериментальные схемы для определения характеристик прочности хрупких материалов при динамическом нагружении.
• Описаны модели разрушения Джонсона-Кука, программы испытаний (системы базовых экспериментов) для идентификации модели разрушения Джонсона-Кука, алгоритм параметрической идентификации критерия разрушения, параметры критерия разрушения для сталей.
• Получен результат численного исследования влияния формы концентратора на вид НДС в цилиндрическом образце при разрушении.
• Разработаны дискретные и континуальные модели новых типов композитных материалов (метаматериалов) в рамках механики обобщенных сред.

Внедрение результатов исследования:

• Создана методика расчета напряженно-деформированного состояния конструкций с учетом реологических эффектов в материалах при квазистатических воздействиях. Результаты могут быть использованы ГК РОСАТОМ и другими проектными организациями при проектировании ответственных конструкций.

• Создана вычислительная программа для решения задач квазистатической прочности конструкций, позволяющая учитывать в расчетах одновременное накопление повреждений от пластического деформирования и ползучести с учетом истории нагружений. Результаты могут быть использованы ГК РОСАТОМ и другими проектными организациями при проектировании ответственных конструкций.

• Получены результаты расчетов прочности, жесткости и устойчивости подземных трубопроводов, усилий и моментов в узлах проходов в зданиях Курской АЭС-2 при эксплуатационных и сейсмических воздействиях. Результаты могут быть использованы ГК РОСАТОМ.

• Получены данные о температурно-скоростных зависимостях кривых деформирования и предельных характеристик пластичности в виде параметров математических аппроксимаций. Результаты могут быть использованы ГК РОСАТОМ и другими проектными организациями при проектировании ответственных конструкций.

Образование и переподготовка кадров:

• Защиты: 2 докторские диссертации, 1 кандидатская диссертация, 1 выпускная квалификационная работа магистра, 1 выпускная квалификационная работа специалиста.

• Прошли повышение квалификации 23 сотрудника лаборатории, 7 молодых специалистов из сторонних организаций.

• Опубликовано 3 монографии: «Упругопластическое деформирование высокопористых элементов конструкций при квазистатическом и импульсном нагружениях», «Экспериментально-теоретическое исследование процессов высокоскоростного деформирования и разрушения материалов различной физической природы с использованием метода Кольского и его модификаций», «Конечно-элементное моделирование деформирования и разрушения элементов конструкций при физико-механических воздействиях».

• Подготовлено учебное пособие «Методы вычислительной математики. Решение уравнений и систем уравнений».

• Модернизированы два образовательных курса: «Планирование и математическая обработка результатов эксперимента в механике деформируемого твердого тела», «Метод гранично-временных элементов».

Другие результаты:

Участие в организации конференций: Международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» имени А. Г. Горшкова (2018 г.), Международной научной конференции «Проблемы прочности, динамики и ресурса» (2018 г.).

Сотрудничество:

Делфтский технический университет (Нидерланды), Международный университет телематики Uninettuno (Италия), Исследовательская лаборатория «Новые материалы и проекты для науки и техники» (Франция), Университет Страсбурга (Франция), Институт динамики быстропротекающих процессов общества Фраунгофера (Германия), Штутгартский университет (Германия), Берлинский технический университет (Германия): проведение совместных научных семинаров, совместные публикации.