ИСТИНА

При исследовании широкого класса практически важных задач, связанных с ударным взаимодействием и пробиванием, большое значение имеет адекватное задание свойств материалов. В процессах высокоскоростного нагружения на первый план выходят такие особенности динамического поведения материалов как скоростное упрочнение и температурное разупрочнение. Одним из наиболее эффективных методов определения динамических свойств материалов является метод Кольского с использованием разрезного стержня Гопкинсона. Этот метод, основанный на одномерной теории распространения упругих волн, позволяет надежно получать деформационные диаграммы для процессов сжатия и растяжения в диапазоне скоростей деформаций 200-10000 с-1. Основные положения метода подразумевают однородность температурного и напряженно-деформированного состояний. В рамках проекта будет разработана методика высокоскоростных испытаний по методу Кольского для определения динамических свойств материалов в условиях сильно неоднородного температурного состояния, возникающего при быстром остывании образца вследствие внешнего теплообмена.

While studying a wide class of practically important problems associated with impact interaction and penetration, it is of great importance to adequately specify the properties of materials. In the processes of high-speed loading, such features of the dynamic behavior of materials as high-speed hardening and thermal softening come to the fore. One of the most effective methods for determining the dynamic properties of materials is the Kolsky method using a split Hopkinson bar. This method, based on the one-dimensional theory of elastic wave propagation, makes it possible to reliably obtain strain-strain curve for compression and tension processes in the strain rate range of 200-10000 s-1. The main provisions of the method assume the homogeneity of the temperature and stress-strain states. The project will develop a Kolsky speed test method to determine the dynamic properties of materials under conditions of a highly inhomogeneous temperature state that occurs when a sample is rapidly cooled due to external heat transfer.

Основным научным результатом будет являться уточненная методика расшифровки локального термомеханического состояния. Данная методика будет включать в себя следующие этапы: 1. Моделирование этапа предварительного нагрева образца до заданной температуры. 2. Моделирование остывания образца за счет внешнего теплообмена (через окружающую среду - воздух и стержни) за характерное время проведения эксперимента. 3. Построение распределения температуры по радиусу образца в рабочей области. 4. Расшифровка локального термомеханического состояния по данным эксперимента.

Участники проекта имеют большой опыт в области исследований проблем динамической прочности. Для решения подобных задач используется оригинальный экспериментально-вычислительный подход для эффективного построения экспериментально обоснованных математических моделей материалов в условиях дефицита априорной информации об их материальных свойствах. С использованием этого подхода уже построены адекватные математические модели пробиваемости металлических преград из титановых сплавов при относительно низких (до 500 м/с) скоростях ударника. В частности были получены принципиально новые результаты о существенно немонотонной зависимости эквивалентной деформации разрушения от параметра вида напряженного состояния, а также обоснована необходимость проведения разнородных статических и динамических тестов, реализующих различные виды напряженного состояния. В настоящее время этот подход используется практически во всех последних исследованиях по пробиваемости металлических преград, проводимых в мире. Участниками проекта решено большое число связанных по тематике прикладных задач. В рамках сотрудничества с ведущими авиадвигателестроительными компаниями разработана и применяется на практике экспертная система оценки непробиваемости корпусов авиационных двигателей при обрыве лопатки. Все полученные новые результаты опубликованы в отечественных и международных журналах, а также неоднократно докладывались на российских и международных конференциях. По результатам проведенных исследований участники проекта стали дипломантами инновационных конкурсов молодых ученых "Умник -2009", "Умник -2010".

- Апробирована и обоснована новая экспериментальная методика исследования динамических свойств материалов по методу Кольского в широком диапазоне температур при использовании удаленной печи. - Исследовано нестационарное температурное напряженно-деформированное состояние в эксперименте на сжатие по методу Кольского при предварительном нагреве образца в удаленной печи. - В рамках разработанной методики идентифицированы материальные параметры определяющих соотношений ряда материалов и краевых условий. - Оценена степень неоднородности температурных, силовых и деформационных полей в образце в зависимости от его геометрии и размеров. - Проведена оценка точности использования стандартного метода Кольского, предполагающего однородность термомеханического состояния в образце, в условиях неоднородного температурного поля.