ИСТИНА

Механизмы и кинетические закономерности высокоскоростной деформации и разрушения твердых тел, главным образом металлов и сплавов, являются сейчас объектами активных экспериментальных и теоретических исследований в мире.В процессе обычной механической обработки скорости деформации достигают величины порядка 10^5 с^-1, а при обработке материалов импульсными лазерами последних поколений скорости деформации достигают 10^9 с^-1. При этом выяснилось, что напряжение пластического течения нетривиальным образом возрастает с увеличением скорости деформации и с увеличением температуры при высокоскоростной деформации может не убывать как в нормальных условиях, а значительно возрастать. Как показывают последние экспериментальные данные, влияние упрочняющих факторов на сопротивление высокоскоростному деформированию металлов и сплавов оказывается противоположным по знаку тому, что имеет место в обычных условиях. Данный проект направлен на теоретическое исследование элементарных механизмов и кинетики пластической деформации сплавов меди при высокоскоростном деформировании. Кинетические особенности движения различных типов дислокаций в сплавах меди, главным образом в твердых растворах, будут изучены методами атомистического моделирования при различных напряжениях и температурах. Полученные сведения о кинетике дислокаций будут использованы для анализа релаксации напряжений за фронтом ударной волны, которая формируется в материале при ударно-волновых нагрузках. В проекте предполагается использование многомасштабного подхода, в котором сопротивление высокоскоростному деформированию сплавов меди будет описано на атомно-молекулярном уровне, на уровне взаимодействия большого количества дислокаций и в приближении сплошной среды.

The mechanisms and kinetics of high-rate deformation and fracture of solids, mainly metals and alloys, are now the objects of active experimental and theoretical investigations over the world. In the process of conventional machining, the strain rate reaches the order of 10^5 s^-1, and in the processing of materials by pulsed lasers of recent generations, the deformation rate reaches 10^9 s^-1. It was found that the stresses of plastic flow increase in a nontrivial way with increasing strain rate and with increasing temperature at high-rate deformation may not decrease as in normal conditions, but significantly increase. In some cases, the influence of strengthening factors on the resistance to high-rate deformation of metals and alloys was opposite in sign to what occurs under normal conditions. This project is aimed at a theoretical study of the elementary mechanisms and the kinetics of plastic deformation of copper alloys during high-strain rate. The kinetic features of the motion of various types of dislocations in copper alloys, mainly in solid solutions, will be studied by atomistic simulations at different stresses and temperatures. The obtained information on the kinetics of dislocations will be used to analyze the relaxation of stresses behind the shock wave front, which is formed in materials under shock-wave loads. The project involves the use of a multiscale approach in which the resistance to high-strain rate of copper alloys will be described at atomic level, at the level of interaction of a large number of dislocations and using the continuum mechanics.

В результате планируемых исследований будут получены новые сведения о механизмах и кинетических закономерностях высокоскоростной деформации сплавов меди. Теоретически будут описаны механизмы и кинетика движения и размножения дислокаций в твердых растворах меди. Будет определена скорость пластической деформации при релаксации напряжений за фронтом ударной волны для различных механизмов пластической деформации в зависимости от температуры, напряжения, начальной плотности дислокаций и скорости деформации. Ожидается дать интерпретацию экспериментальным данным по зависимостям начальной скорости пластической деформации на упругом предвестнике и пластической волне от напряжения при ударно-волновых нагрузках сплавов меди.

Метод молекулярной динамики использовался автором проекта для исследования зарождения и распространения петель частичных дислокаций. Найдены зависимости скорости зарождения и движения дислокационных петель от сдвиговых напряжений в широком диапазоне температур (от 100 до 700 К) и сдвиговых напряжений. Показано, что в процессе движения частичных дислокаций могут образовывать полные дислокации и двойники. Получены зависимости скорости движения дислокационных петель и образующихся из них двойников от напряжения и температуры. Построена модель релаксации сдвиговых напряжений за ударной волной и показано, что появление новых дислокаций является основным механизмом пластической деформации за фронтом ударной волны, которое обеспечивает степенную зависимость напряжения от начальной скорости пластической деформации за фронтом упругого предвестника. Методами функционала плотности исследованы упругие свойства пористых алюмосиликатов в процессах адсорбции газа и воды. К настоящему моменту также проведены ab initio расчеты большого количества конфигурация системы Сu-Zn, величины межатомных сил и энергии которых могут использоваться для подгонки межатомного потенциала типа погруженного атома с использованием программы potfit.