В монографии обоснован новый в теории деформации твердых тел подход, базирующийся на концепции иерархии структурных уровней деформации. Теоретически и экспериментально показано: протекающая одновременно на нескольких структурных уровнях деформация твердых тел обусловлена появлением в деформируемом кристалле диссипативных структур и движением трехмерых структурных элементов деформации. Развиваемая в книге теория дефектов предсказывает вихревой характер пластической деформации твердых тел. Использование описанного подхода позволяет выработать рекомендации для создания материалов с заранее заданными свойствами.Книга рассчитана на специалистов в области механики и физики пластичности.

В монографии обобщены результаты экспериментальных исследований и численных расчетов параметров теплового разрушения материалов, описаны стенды и методы определения основных характеристик теплозащитных материалов, установлены предельные возможности поглощения подводимого тепла при прогреве и тепловом разрушении материалов; представлены сведения по материалам тепловой защиты летательных аппаратов и высокотемпературным материалам различного назначения. Для научных сотрудников и инженерно-технических работников, занятых в области тепловой защиты и высокотемпературной теплофизики. а также для аспирантов и студентов высших учебных заведений соответствующих специальностей.

Методами дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеновской дифрактометрии, а также про¬свечивающей и растровой электронной микроскопии исследованы фазовые превращения и стабильность струк¬туры легированного цирконием ультрамелкозернистого сплава системы Al-Mg-Li при нагреве. Установлено, что при повышении температуры в сплаве формируются частицы S-фазы двух типов, отличающиеся структурой кри¬сталлической решетки. Показана важная роль S-фазы в обеспечении высокой термической стабильности ультрамелкозернистой структуры, полученной методами интенсивной пластической деформации.

Рассмотрены интерференционные слои, наносимые на шлиф материала с целью получения контраста и изображения структурных составляющих, обеспечивающего возможность автоматического определения характеристик структуры. Изложены физические основы контрастирования с помощью интерференционных слоев. Уделено внимание оптическим характеристикам структуры слоя. Даны рекомендации о выборе материалов для интерференционных слоев. Приведены примеры автоматического определения структурных характеристик и различных источники погрешностей, а также автоматического анализа структуры, выявленной с помощью интерференционных слоев на шлифах различных материалов. Для инженерно-технических работников и специалистов предприятий и организаций различных отраслей промышленности.

Предложен новый подход к объяснению автоволновых процессов локализации пластической деформации металлов и сплавов Подход основан на постулате, согласно которому волновому процессу локализованного течения соответствует квазичастица. Определены ее свойства и рассмотрен ряд следствий и количественных оценок, полученных с использованием указанного постулата. Установлены соотношения, непосредственно связывающие процессы, идущие в деформируемой среде на макро- и микроскопическом масштабных уровнях.

В монографии изложены новейшие достижения в области аналитического и компьютерного моделирования механических процессов в конденсированном веществе с микроструктурой. Подробно обсуждаются как методы компьютерного моделирования, так и теоретические основы описания процессов деформирования и разрушения. Подходы, рассматриваемые в книге, особенно важны для описания процессов. при которых происходит нарушение сплошности материала. а также при переходе на масштабные уровни, на которых существенным оказывается учет атомарного строения вещества, в частности, для описания наноструктур. Монография содержит как оригинальные результаты автора, так и необходимые сведения учебного характера из соответствующих разделов механики. Книга основана на материалах, опубликованных автором в последние годы в российских и зарубежных издательствах. Для научных сотрудников, преподавателей, аспирантов и студентов вузов, обучающихся по физическим и математическим специальностям.

Монография посвящена теории предельного состояния твердых деформируемых ел и горных пород. Исследованы соотношения теории предельного состояния, дано приложение теории к технологическим задачам процессов обработки материалов давлением, механики горных пород и др. Для научных работников, инженеров, аспирантов, студентов старших курсов, специализирующихся в области механики деформируемого твердого тела.

Рассмотрены скорость распространения и дисперсионное соотношение для автоволн локализованного пластического течения на стадиях легкого скольжения и линейного деформационного упрочнения для ряда металлов. Установлены и объяснены квадратичный вид этого соотношения и характер зависимости фазовой и групповой скоростей таких автоволн от волнового числа. Найдена количественная связь между характеристиками волновых процессов локализации пластического течения и параметрами упругих волн в деформируемых твердых телах. Введена инвариантная величина деформационных явлений на микроскопическом и макроскопическом уровнях.

Экспериментально установлено и проанализировано дисперсионное соотношение для автоволн локализованной пластической деформации, возникающих на стадиях легкого скольжения и линейного деформационного упрочнения металлов и сплавов. объяснены квадратичный вид этого соотношения и характер зависимости фазовой и групповой скоростей автоволн от волнового числа, а также количественная связь характеристик автоволновых процессов локализации пластического течения и параметров кристаллической решетки деформируемых твердых тел.

Скорость распространения, дисперсия автоволн локализованной пластической деформации рассмотрены для стадий легкого скольжения и линейного деформационного упрочнения в ряде чистых металлов и сплавов. Найдены и объяснены квадратичная форма дисперсионного соотношения и зависимости фазовой и групповой скоростей автоволн от волнового числа. Установлена взаимосвязь характеристик автоволн локализованного пластического течения и параметров упругих волн в материалах. Найдена инвариантная для процессов упругой и пластической деформации величина. Оценено изменение энтропии системы при генерации автоволн локализации пластического течения.

Проведено исследование напряженно-деформированного состояния циркониевого сплава в очаге холодной прокатки путем рассмотрения процесса эволюции автоволн локализации деформации и изменений скорости распространения ультразвука. Установлено, что на переходе от зоны осадки к зоне редуцирования происходит значительное исчерпание пластичности материала, поэтому в указанном месте наиболее вероятно разрушение. Констатируется, что традиционные способы оценки запаса пластичности по механическим характеристикам выявить такое место не могут, необходим комплексный анализ картин макролокализации пластической деформации и результатов акустических измерений.

Исследована эволюция локальных деформаций при растяжении образцов мелкозернистого циркониевого сплава. Установлено, что картины распределений деформации имеют упорядоченный характер, причем типы упорядоченности находятся в тесной связи со стадиями деформационной кривой. Полученные результаты сравниваются с аналогичными данными исследований полей деформации моно- и поликристаллических материалов с другими типами кристаллических структур и микромеханизмов деформации. Отмечается, что вся совокупность подобных результатов, включая и данные настоящей работы, может быть интерпретирована в рамках автоволновых представлений.

Предложена новая модель развития локализованного пластического течения твердых тел, основанная на взаимодействии носителей пластичности и сигналов акустической эмиссии, которые возникают при реализации элементарных актов пластичности.. Экспериментально показано, что на микроскопическом масштабном уровне пластическое течение всегда локализовано, причем локализация принимает формы различных автоволновых процессов. Обоснована возможность введения новой квазичастицы, названной автолокализоном и соответствующей автоволне локализованного пластического течения.

Установлено, что развитие локализованной пластической дефрмации при сжатии образцов из горных пород (сильвинита, мрамора и песчаника), деформирующихся за счет различных микромеханизмов, имеет автоволновый характер. Показано, что скорость распространения автоволн, возникающих в образцах при сжатии, близка к скорости медленных волн, наблюдавшихся в земной коре после землетрясений или горных ударов.

С использованием спекл-интерферометрического метода исследована деформация никелида титана. Установлено, что начальная стадия процесса осуществляется в форме движения фронта деформации, разделяющего объемы с разными состояниями среды. наблюдаемые закономерности описываются как проявления автоволнового процесса в активной среде при внешнем механическом воздействии.

В монографии приведен обзор существующих к настоящему времени математических моделей пластической деформации ГЦК-металлов, сформулированных на основе концепции упрочнения и отдых. В рамках этой концепции сформулированы математические модели одноосной пластической деформации ГЦК-монокристаллов чистых металлов. Приведен обор экспериментальных исследований термического и деформационного упрочнения сплавов со сверхструктурой. Сформулированы математические модели пластической деформации сплавов со сверхструктурой. Предназначена для широкого круга специалистов: научных сотрудников, инженеров, работающих в области материаловедения и физики конденсированных систем (металлов и сплавов), преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области материаловедения.

Рассмотрены полученные из экспериментально установленного инвариантного для пластической и упругой деформации соотношения основные закономерности локализованного пластического течения в твердых телах, определяющие скорости распространения автоволн локализованной пластичности, дисперсии этих волн и зависимости длины автоволны от размера зерна. Установлена связь уравнений локализованной пластичности с уравнениями динамики дислокаций.

В работе выполнен обзор современного состояния работ по изучению так называемых «медленных движений» — деформационных волн Земли. Высказана и обоснована гипотеза, что все наблюдаемые в твердых телах и геосредах возмущения напряженно-деформированного состояния, распространяющиеся в форме медленных деформационных фронтов, включая фронты пластической деформации в металлах, фронты в геосредах и разломах разных масштабов, имеют общую физическую природу. Нагружаемые твердые тела и геосреды являются активными иерархически организованными многомасштабными средами. Различные динамические процессы на границах блоков, подвижки на разломах разных масштабов приводят к потере устойчивости в среде как нелинейной динамической системе. Кооперативный отклик и параметрическое возбуждение подобной активной среды приводят к формированию в них медленных деформационных фронтов. Таким образом, формирование деформационных автоволн в твердых телах и геосредах есть процесс самоорганизации. В работе предложена математическая модель, которая описывает связанные процессы эволюции напряженно-деформированного состояния и формирования в нагруженной неустойчивой упругопластической среде медленных деформационных автоволн. В качестве примеров приведены расчеты автоволн деформации, возникающих в малых образцах пластичных материалов при их растяжении, смоделированы медленные деформационные фронты в квазихрупкой геосреде при ее нагружении сжатием, а также автоволновые возмущения, движущиеся по разлому.

Here we provide a review of research on slow motions and strain waves in the Earth and propose a substantiated hypothesis that all stress-strain perturbations in the form of slow waves propagating in solids and geomedia, including plastic waves in metals and waves in faults of different scales, are of common physical nature. Loaded solids and geomedia are active hierarchically organized multiscale systems that display nonlinear dynamics and lose their stability when disturbed by any dynamic processes at block boundaries, e.g., displacements in fault zones. Such a medium cooperatively responds to parametric excitation by generating slow strain waves (autowaves) as a way of its self-organization. In support of the proposed concept, a consistent mathematical model is suggested for describing the evolution of stress-strain states and slow strain autowaves in an unstable elastoplastic medium, and examples of simulations are presented for strain autowaves in ductile materials under tension and quasi-brittle materials and geomedia with a fault zone under compression.

В учебном пособии излагается нелинейная теория упругости. Выводятся основные кинематические и динамические зависимости для плоской и антиплоской деформации. Дается изложение механики полимеров (эластомеров). На основании полученных решений рассматриваются вопросы разрушения нелинейно-упругих материалов.Пособие предназначено для студентов вузов и втузов, специализирующихся в области механики и прикладной математики. Оно может быть полезно для инженеров, имеющих дело с гибкими конструкциями и резинотехническими изделиями.

Рассмотрены некоторые условия возникновения и перераспределения нормальных и касательных напряжений в трущихся парах передач трением первого вида с помощью метода калибровочной теории дефектов. Получены аналитические зависимости для анализа нормальных и касательных напряжений в трущихся парах с учетом напряженно-деформированного состояния формирующегося между ними «третьего тела». Проведен анализ напряжений в трущейся паре передачи «шкив – ленточная пила».

Настоящее исследование продолжает цикл работ, посвященных трехмерному моделированию поведения структурно-неоднородных сред с явным учетом внутренней структуры. Проведено моделирование механического поведения металлокерамическом композите Al(6061)/Al2O3 в условиях растяжения. Трехмерная мезоструктура композита смоделирована с помощью ранее предложенного алгоритма генерации трехмерных структур и введена в явном виде в трехмерные расчеты. Задача о растяжении мезообъема композита решена конечно-разностным методом. Исследовано напряженно-деформированное состояние в различных сечениях композита на мезоуровне и проведен сравнительный анализ с результатами расчетов плоской деформации в двумерной постановке.

В работе дается обоснование предлагаемых изменений в конструкции аварийного клапана химического реактора высокого давления. Численными методами теории упругости проведен анализ напряженно-деформированного состояния сопрягаемых деталей клапана.????.

Исследовано влияние геометрии границы раздела "покрытие - основа" на степень растрескивания покрытия, вызванного термическим и механическим нагружением системы. Для моделирования процессов разрушения (отслоения) покрытия предложен алгоритм, основанный на оценке величины сдвиговых напряжений в пластичной медной основе и нормальных напряжений в керамическом покрытии Al2O3. Показано, что удельная доля разрушенных элементов сетки для неплоского профиля ниже, чем для плоского случая. Параметрические исследования разрушения покрытия при термическом и механическом нагружении показали, что в первом случае удельная доля разрушенных элементов в керамическом покрытии в большинстве случаев значительно выше независимо от профиля интерфейса. Полученные результаты позволили обосновать подход к созданию эффективного промежуточного слоя между покрытием и основой, состоящего из взаимно проникающих друг в друга выступов обоих материалов при условии малой "жесткости" напряженного состояния в вершине надрезов в покрытии, вызванных проникновением зубцов из подложки.

В работе проанализирована модель насыщения тонкой пластины легирующим элементом в условиях нагружения равномерно распределенной постоянной нагрузкой. Учтено появление внутренних напряжений, сопровождающих диффузию, и влияние напряжений на массоперенос. Точное решение задачи о механическом равновесии позволило свести модель к нелинейной задаче диффузии с конвективным слагаемым, отвечающим за перенос массы под действием напряжений. Обнаружено, что внешнее нагружение оказывает существенное влияние на процесс, если величина распределенной нагрузки превышает величину внутренних напряжений, которая зависит от свойств вещества и типа диффузанта. Кривые зависимостей средних деформаций в направлении действующей нагрузки от времени типичны для явлений диффузионной ползучести.

Известно влияние условий взаимодействия полимерной матрицы и дисперсного или волокнистого наполнителя на макромеханические характеристики полимерного композитного материала (ПКМ). В настоящей работе детально исследовано перераспределение напряжений в окрестности дисперсного включения в зависимости от деформационных свойств межфазного слоя.

Предложен и развит подход к численному решению прикладных задач разрушения прочных сред и твердых тел, основанный на идеях эволюции и самоорганизации нелинейных систем в процессе нагружения. Предложенная методика позволяет рассматривать катастрофические явления как развитие событий в режимах с обострением. Нагружаемая полем сил тяжести геосреда, в том числе содержащая различные полости антропогенного происхождения (скважины, штреки и лавы в шахтах, различные подземные сооружения), рассматривается как нелинейная динамическая блочная система, эволюционирующая в поле сил по законам синергетики. Механическое поведение таких нелинейных динамических систем исследуется с континуальной макроскопической точки зрения, что позволяет эффективно использовать подходы и численные методы механики сплошных сред для моделирования процессов деформации и разрушения. На высокопроизводительном вычислительном кластере выполнены расчеты эволюции состояния и обрушения кровли над выработанным пространством в зависимости от скорости подвигания забоя. Показано, что при высоких скоростях подвигания забоя реализуются существенно неравновесные режимы эволюции нагруженного массива, в результате чего зависают протяженные участки пород покрывающей толщи, что может привести к их катастрофическому обрушению.

Рассмотрены современные методы исследования структуры. фазового состава, механических и физико-химических свойств стеклокристаллических материалов и керамики, повергшихся различным воздействиям. Изучены структура. механические и физико-химические свойства литиевоалюмосиикатных фотоситаллов, модифицированных добавками оксидов щелочноземельных металлов. Приведены результаты исследования механических, термических, диэлектрических и технологических свойств светочувствительных стекол и фотоситаллов после введения оксидов щелочных металлов и оксида алюминия. определены условия аморфизации стеклокристаллических материалов и керамики, подвергшихся обработке лучами лазера. Книг может быть полезна исследователям, занимающимся разработкой новых аморфно-кристаллических конструкционных материалов, материаловедам, а также аспирантам и студентам вузов соответствующих специальностей.