A multilevel approach is used to numerically investigate physical and mechanical properties of titanium-based bcc alloys and their behavior under conditions identical to selective laser sintering. Elastic properties of beta-Ti-Nb alloy are calculated within the first principles approach. An algorithm is proposed and tested to optimize the calculations and reduce their number by more than 5 times. A molecular dynamics method is employed to study structural changes of titanium and niobium powder particles during sintering and to calculate adhesion characteristics of nanoparticles of the produced alloy depending on the external action. The simulation results are in good agreement with the known experimental data and can be used as input data both for numerical models of a higher spatial scale and for the optimization of production parameters of titanium alloys by additive technologies.В работе с использованием многоуровневого подхода проведено численное исследование физико-механических свойств ОЦК-сплавов на основе титана и изучено их поведение в условиях идентичных селективному лазерному спеканию. В рамках первопринципного подхода вычислены упругие свойства бета-сплава Ti-Nb. Предложен и апробирован алгоритм оптимизации расчетов, позволивший сократить объем вычислений более чем в 5 раз. С использованием метода молекулярной динамики исследовано изменение структуры частиц порошка титана и ниобия в процессе плавления и рассчитаны адгезионные характеристики наночастиц образовавшегося сплава в зависимости от условий внешнего воздействия. Результаты моделирования хорошо коррелируют с известными экспериментальными данными и могут быть использованы в качестве входных данных для численных моделей большего пространственного масштаба, а также для оптимизации параметров процесса получения титановых сплавов с использованием аддитивных технологий.

В монографии развивается системный подход к описанию деформируемого твердого тела как многоуровневой иерархически организованной системы. Приводится экспериментальное и теоретическое обоснование принципиально важного положения, что поверхностные слои и внутренние границы раздела в деформируемом твердом теле являются самостоятельными подсистемами. Они оказывают существенное влияние на самосогласованное развитие пластического течения и разрушение твердого тела на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях. Развиты новые подходы к моделированию процессов пластической деформации в поверхностных слоях и на интерфейсах в полях внешних воздействий методами молекулярной динамики, подвижных клеточных автоматов, механики структурно-неоднородных тел. Обнаружены и изучены нелинейные волновые процессы локализованного пластического течения на мезоуровне в поверхностных слоях, тонких пленках и интерфейсах. Разработаны новые методы упрочнения материалов путем наноструктурирования их поверхностных слоев, нанесения наноструктурных покрытий, формирования на внутренних границах раздела субмикрокристаллической структуры. Книга предназначена для специалистов в области механики и физики пластичности и прочности твердых тел, физического и прикладного материаловедения.