Исследовано влияние величины шага сетки векторного поля на оценку деформации в методе корреляции цифровых изображений для случая неоднородной деформации нагруженных твердых тел. Влияние шага сетки при оценке деформации изучали в зависимости от величины перемещений, а также наличия и размера области разрыва в поле векторов перемещений (деформаций). Предложен алгоритм автоматического выбора шага сетки векторного поля, обеспечивающий уменьшение ошибки оценки деформации по сравнению с наилучшим результатом для случая равномерного шага сетки.

Исследовано влияние величины шага сетки векторного поля перемещений на оценку деформации в методе корреляции цифровых изображений. Проанализированы причины возникновения и величина погрешности оценки деформации при обработке оптических изображений поверхности материала с различной текстурой. Изучена зависимость величины шага сетки при оценке деформации от величины перемещений, а также от наличия и размера области разрыва в поле деформаций. Предложен адаптированный алгоритм выбора шага сетки, позволяющий уменьшить погрешность вычисления деформации в 1,9 раза, при этом вычислительные затраты уменьшаются в 2,1 раза.

В работе на основе анализа представительного объема полимерной высоконаполненной композиции методами механики сплошной среды получены ее эффективные деформационно-прочностные характеристики. Особенность анализируемого материала связана с большим разбросом размеров дисперсных включений (наполнителя), что делает неприменимыми известные подходы к моделированию напряженно-деформированного состояния представительного объема. Предлагаемый подход иллюстрируется примером анализа композиции, когда в ней присутствуют дисперсные включения двух типоразмеров.

Методом квазидинамического прессования получен мезоструктурный композит — материал, представляющий собой матрицу-каркас из основы материала, заполненную включениями. Размер включений соизмерим с размером зерна основы материала. Основой мезоструктурного композита являлась медь или внутреннеокисленная медь в форме порошковой фракции, которая подвергалась механолегированию нанокомпозитом. Нанокомпозит представлял собой смесь 60 % меди и 40 % наноразмерных частиц TiB2. Метод изготовления материала, характеризуемый большими деформациями, определил самоорганизацию микроструктуры при сохранении размера упрочняющих частиц TiB2 в сформировавшейся структуре включений. Механические свойства мезоструктурного композита существенно превосходят свойства основы композита. Показано также, что механические свойства сплавов с основой из внутреннеокисленной меди с 6–9 об. % наночастиц TiB2 близки свойствам сплава с основой из меди с 18 об. % наночастиц TiB2. Электросопротивление мезоструктурного композита с основой из внутреннеокисленной меди (6–9 об. % наночастиц TiB2) на 2–4 % выше электросопротивления внутреннеокисленной меди, а у сплава с основой из меди (18 об. % наночастиц TiB2) оно выше на 8 %.

Проведено молекулярно-динамическое моделирование поведения кулоновских шаров заряженных пылевых частиц сферической формы при различных интенсивностях всестороннего импульсного нагружения внешней оболочки. Если интенсивность внешнего нагружения меньше некоторого порогового значения, то оболочечная структура кулоновского шара сохраняется. При этом колебания внешних оболочек характеризуются биениями, которые постепенно затухают. С увеличением интенсивности всестороннего нагружения оболочечная структура кулоновского шара "размывается" и при достижении порогового значения нагружения система переходит в в "жидкообразное" состояние. Частота колебания внешней оболочки не зависит от интенсивности всестороннего нагружения. Расчеты показали. что с ростом числа пылевых частиц в кулоновском шаре частота колебаний внешней оболочки стремится к некоторому предельному значению.

Изучено поведение нанокристаллического порошка диоксида циркония при прессовании и спекании. Установлено, что даже при небольшом давлении прессования 50 МПА, происходит интенсивное разрушение структурных элементов порошка. Активное взаимодействие нанокристаллических частиц на стадии нагрева приводит к формированию пористого каркаса, устойчивого к дальнейшему уплотнению при изотермической выдержке в процессе спекания.

На основе фрактального анализа оптических изображений поверхностей скола углей установлены характерные масштабы разрушения углей различных марок в мезоскопическом масштабе 1:1000 мкм. Выявленные масштабы разрушения хорошо укладываются в ряд универсальной делимости геоматериалов и геологических сред, согласно которому каждый последующий блок в ряду иерархии масштабов приблизительно в три раза больше предыдущего. Отклонение результатов измерений от значения, равного трем, объясняется влиянием формы блоков, образующихся в процессе деформации и разрушения углей.

Моделирование процессов деформации и разрушения угля выполнено на мезо- и макроуровнях. На мезоуровне численно исследован процесс разрушения мезообъема угля как композиционного материала, в котором явно учтены значимые структурные элементы, включая крупные поры. По известным физико-механическим параметрам компонентов получены усредненные параметры для заданного состава и пористости. На основе полученных усредненных характеристик рассмотрен процесс резания угля на макроуровне, с использованием определяющих соотношений, интегрально учитывающих внутреннее трение и дилатансию в деформируемом материале. Особенности напряженно-деформированного состояния вблизи кромки режущего инструмента воспроизводились при изучении поведения мезообъемов с целью оценки выхода пылевых частиц. Полученные данные о распределении пылевых частиц по размерам и массе хорошо согласуются с экспериментальными данными.