Выявление закономерностей разрушения и создание
реклама
Выявление закономерностей разрушения и создание эффективных методов оценки прочности является сейчас не только технической, но и крупной экономической проблемой. С другой стороны, всё большее развитие получают чрезвычайно энергоёмкие технологические процессы, связанные с целенаправленным разрушением материалов. Это заставляет искать способы создания наиболее экономичных режимов в таких процессах. Проведённые до настоящего времени исследования по динамическому разрушению материалов можно разделить на две группы: изучение механизмов разрушения тел с макроскопическими дефектами (например, разрезом) и разрушение "бездефектных" сред, которые в основном рассматривались независимо и образовывали две отдельные научные области. Однако откольное разрушение характеризуется теми же самыми динамическими эффектами, что и процесс старта трещин: это явление динамической ветви, когда при переходе к высокоинтенсивным коротким импульсам напряжения наблюдается существенный рост прочности, и задержка разрушения или запаздывание, когда разрушения происходит после достижения максимума кривой локального напряжения разрыва на ниспадающем участке этой кривой. Позже подобные эффекты были экспериментально обнаружены и при разрушении жидких объёмов, и в опытах по электрическому пробою диэлектриков. В 1991 году Н.Ф. Морозовым и Ю.В. Петровым был предложен новый подход к описанию динамического разрушения хрупких тел, основанный на понятии инкубационного времени разрушения. Предложенный в рамках этого подхода структурно-временной критерий эффективно работает как в условиях быстрого приложения нагрузки, так и при медленном воздействии, вырождаясь при этом в известные статические критерии. В последних работах научной школы Санкт-Петербургского государственного университета, возглавляемой Н.Ф. Морозовым, критерий инкубационного времени был обобщен и на случай кавитации в жидкостях, и для описания инициирования электрического пробоя в диэлектриках, и для изучения структурных превращений в фуллерене, и для выявления закономерностей возникновения детонации газовых смесей, взвесей и твердых взрывчатых веществ. В результате выполненных на первом этапе работ по гранту построен новый структурноконтинуальный подход, с общих позиций описывающий перечисленные явления; на основе единого принципа сформулированы критерии динамической (механической и электрической) прочности сплошных сред, как предельные значения рассматриваемой функции поврежденности материала; исследованы инкубационные процессы, предваряющие макроскопический акт структурного превращения (разрушения, кавитации и пробоя) материала; исследованы возможности описания макроскопического нарушения сплошности среды, как процесса эволюции микроповрежденности. Полученные результаты опубликованы в ведущем международном научном издании по механике разрушения (International Journal of Fracture) и доложены на крупнейших международных конференциях (XXII International Congress of Theoretical and Applied Mechanics и 17th European Conference on Fracture). На следующем этапе выполнения работ планируется исследовать возможности распространения предлагаемого подхода на явления детонации и фазового превращения фуллерена под высоким давлением. Также предполагается изучить вопросы оптимизации энергии, необходимой для разрушения (пробоя или детонации) сплошных сред, что является важной технической и экономической проблемой.
