Plastic flow localization in commercially pure titanium (VT1-0 according to the Russian classification) with the surface modified by low-energy high current electron beams has been numerically studied. The structure and mechanical properties of the modified surface layer and titanium substrate correspond to the experimentally observed ones and are taken into account explicitly as initial data of a dynamic boundary value problem. The tension of titanium structures with a modified surface layer is simulated by the finite difference method in a plane strain formulation. The dependence of the plastic strain localization parameters on the mechanical properties of structural elements in the titanium substrate has been determined.Численно исследованы процессы локализации пластического течения в технически чистом титане ВТ1-0, поверхностно модифицированном низкоэнергетическими сильноточными электронными пучками. Структура и механические свойства модифицированного поверхностного слоя и титановой подложки соответствуют экспериментально наблюдаемым и учитываются в расчетах явно в качестве начальных данных краевой динамической задачи. Растяжение структур титана с модифицированным поверхностным слоем моделируется методом конечных разностей в постановке плоской деформации. Установлена зависимость характеристик локализации пластической деформации от механических свойств элементов структуры титановой подложки.

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.

Представлена математическая модель для описания напряженно-деформированного состояния конструкций, изготовленных из ортотропных материалов. На ее основе численно моделируется динамическое нагружение конструкций, по траекториям малой кривизны (по классификации А. А. Ильюшина теории упругопластических процессов). Пластическое деформирвание материала описывется в рамках теории течения. Данная модель описывает упругопластическое деформирование ортотропных материалов, имеющих при разрушении остаточные деформации, не более 6%. К таким материалам относятся: бетоны, углеродистые стал в определенном диапазоне низких температур, серые чугуны, а также многие сплавы. Представлены результаты численного моделирования нагружения преграды из транстропного слава Д16Т стальным ударником в диапазоне скоростей ударного нагружения (400-1200) м/с.

Исследуются особенности развития упругой и пластической деформации в материале непосредственно после прекращения активной фазы нагружения. Исследования проведены на основе компьютерного моделирования методом молекулярной динамики. Показано, что в зависимости от величины деформации, достигнутой на этапе активного нагружения, релаксация кристалла может развиваться различными путями. Так, в работе выявлен интервал значений деформации, особенностью которого является состояние неустойчивого равновесия кристаллической решетки, когда небольшие изменения степени сжатия приводят к существенному изменению характера формирования полос локализации атомных смещений. Полученные результаты могут иметь существенное значение при изучении влияния "инерционности" процесса структурных изменений материала на развитие пластической деформации.

С использованием макроскопической модели автоколебаний исследован температурный режим в пятне контакта при трении в условиях схватывания. Получены оценки температуры "вспышки" на поверхности трения и толщины слоя материала вблизи поверхности, в котором имеют место колебания температуры для различных нагрузок, скоростей скольжения и коэффициентов трения. Изучено влияние размера пятна контакта на величину температуры "вспышки". Проведено сравнение результатов моделирования для образцов из стали и меди.

В монографии последовательно рассмотрены вопросы моделирования фазовых превращений в конденсированных средах с особенностями в наномасштабе. Используется обобщенная модель Изинга, а также некоторые другие модели, в том числе электронные. Монография предназначена для широкого круга специалистов: научных сотрудников, преподавателей, аспирантов, магистров, студентов, интересующихся вопросами моделирования конденсированных сред. Книгу можно использовать также для организации самостоятельной работы студентов и аспирантов по специальностям, на которых изучается математическое и компьютерное моделирование.

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.

The paper studies how the stress state of the interface between structural elements in a block-structured medium affects its deformation response to dynamic loading. It is shown that the normalized shear stress and mean stress are the major factors that determine the deformation response of the interface. We propose to describe the dependence of the value of induced irreversible displacement at the interface on the normalized shear stress using a logistic function. The central point of this function is the point of transition from the quasi-elastic to quasi-plastic stage of the interface shear deformation. The obtained empirical dependences are important for understanding the mechanism of irreversible strain accumulation in fault zone fragments and, particularly, for the development of an earlier proposed approach to estimate the characteristic level of active shear stresses in separate tectonic fault regions.

Сборник охватывает широкий круг актуальных вопросов по металловедению и коррозии металлов: диаграммы состояния, композиционные материалы, нитевидные кристаллы, жидкое состояние металлов, разработка новых нержавеющих и криогенновязких малодефицитных сталей, ТМО сталей и коррозия металлов в различных агрессивных средах. В настоящий сборник, в отличие от предыдущего, включены исследования по структуре бора, боридным фазам переходных металлов, высокотемпературному окислению хрома, по внедрению некоторых сталей и сплавов в производство, а также по истории техники. Сборник может быть полезен металловедам, термистам, коррозионистам и другим специалистам, работающим по исследованию структуры и свойств различных металлов и сплавов.

Монография посвящена изучению теплофизических свойств вещества, в частности параметров межатомного (или межмолекулярного) взаимодействия, параметров образования вакансий и самодиффузии в кристаллах. Излагаются современные методы расчета, а т акже оригинальные аналитические методики, разработанные автором. Впервые все параметры активационных процессов изучены, начиная от Т = 0 К и заканчивая температурой перехода в жидкую фазу. Параметры как потенциала взаимодействия, так и активационных процессов рассчитаны для всех элементов Периодической таблицы, ряда молекулярных квантовых криокристаллов, фуллеритов с различной массой фуллерена и бинарных кристаллов, Оценено изменение активационных параметров при вариации изотопного состава кристалла. Впервые эволюция параметров активационных процессов изучена как при уменьшении размера, так и при деформации формы нанокристаллов с различной структурой. Для научных работников, специализирующихся в области теплофизики и материаловедения.

В книге с помощью численного эксперимента рассматривается проблема развития турбулентности и конвекции. На основе полученных результатов предлагается физическая модель развития турбулентности. Обсуждаются численные алгоритмы и разностные схемы, позволяющие проводить численный эксперимент в гидродинамике. Приводятся оригинальные алгоритмы, наиболее подходящие для расчетов развития процессов турбулентности и конвекции в различных условиях, даже на астрофизических объектах. Приведены результаты численного моделирования некоторых важных явлений, имеющих как фундаментальное, так и прикладное значение. Для специалистов соответствующих областей науки и техники, преподавателей, студентов.

На примере реакции окисления циклогексана предложена численная модель кинетики окисления углеводородов в реакторе с барьерным разрядом (БР). Результаты расчетов с использованием 2-мерной модели БР показали, что энергия электронов и другие характеристики разряда в чистом кислороде и в смеси кислорода с парами циклогексана отличаются незначительно, что позволило использовать для моделирования реакции окисления циклогексана упрощенную модель однородного разряда. Результаты расчетов показали хорошее согласие с экспериментальными данными.

В первом томе приведены сведения по материалам. их деформируемости, разделке исходного материала на заготовки, термическим режимам ковки и штамповки. Описаны пламенные печи и электронагревательные устройства, ковочно-штамповочное оборудование общего назначения. Отмечены особенности автоматизации и механизации технологических процессов штамповки и ковки, автоматизации проектирования штамповки, контроля качества поковок, а также термической обработки поковок. Даны технико-экономические показатели работы кузнечных цехов и сведения по нормам безопасности труда. Изложены особенности ковки инструментальных и высоколегированных жаропрочных сталей и цветных сплавов. Справочник предназначен для инженерно-технических работников машиностроительных предприятий, может быть полезен преподавателям и студентам втузов.

В монографии сделана попытка сформулировать целостную физически обоснованную систему представлений о факторах, контролирующих предельный уровень прочности металла на трех масштабных уровнях: атомном, микро- и мезоуровнях, а также на макроуровне (прочность металла в конструкции) Изложены результаты молекулярно-динамического моделирования деформирования металлических наночастиц и разработанные на их основе представления об атомистике процессов потери устойчивости, деформации и разрушения идеальных кристаллов и металлических наночастиц. Установлена связь между объемными и энергетическими изменениями при деформации кристалла. Рассмотрена статистическая модель хрупкого разрушения поликристаллов, основанная на концепции зародышевых трещин. Кроме результатов теоретических исследований, приведен значительный объем экспериментальных данных по влиянию структурного состояния конструкционных сталей на уровень предельной прочности, а также изложены основы оптимизации структурного состояния конструкционных сталей и идеи, касающиеся технологических путей х реализации. Вводится понятие предельной прочности метала в конструкции - Rs. Возможности разработанного подхода продемонстрированы на примере прогнозирования предельного состояния корпуса реактора. Для специалистов в области физики прочности, материаловедения, инженеров-конструкторов, а также студентов вузов.

Представлены результаты исследования закономерностей роста кристаллов в расплавах. Обоснован симметричный подход к анализу процессов формирования кристаллов и пленок в несферических полях температур. Изложена методика анализа идеальной поверхности кристаллов с количественной оценкой насыщенности связей на грани, характеризующей силу взаимодействия поверхности с встраивающимися в структуру частицами. Показано, что уточненный анализ проблемы морфогенеза монокристаллов и двойников четко согласуется с экспериментом. Описаны закономерная эволюция габитуса свободно растущих кристаллов при изменении степени переохлаждения расплава и резкое габитусное превращение при достижении критического переохлаждения. Приведены решения вопросов ориентационной обусловленности кристаллообразования в расплавах, касающиеся морфологической устойчивости, дефектов структуры, захвата примесей. Для кристаллографов. минералогов и материаловедов. специалистов в области управляемой кристаллизации расплавов, выращивания кристаллов и пленок.