ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы, связанной с исследованием механических свойств перспективных конструкционных материалов, изучением особенностей их поведения при различных видах внешних воздействий, построением математических моделей для описания процессов деформирования и разрушения, разработкой методов расчета напряженно-деформированного состояния в элементах конструкций с учетом обнаруженных закономерностей в поведении материалов. В различных областях индустрии растет потребность в новых материалах, обладающих более высокими механическими характеристиками, что позволяет снизить материалоемкость создаваемых конструкций, их вес, увеличить функциональную эффективность, надежность и другие свойства. Только экспериментальные исследования свойств материалов не решают эту задачу, так как кроме значений каких-то конкретных механических характеристик необходимо также разработать механические модели, которые бы позволили прогнозировать поведение материалов и конструкций в условиях сложного напряженного состояния, отличных от условий, которые реализуются в экспериментах (как правило, простых). Кроме того, предусматривается разработка соответствующих методов проведения расчетов элементов конструкций. Поскольку при исследовании свойств конструкционных материалов, как правило, обнаруживаются различные формы нелинейности, то для решения нелинейных задач планируется также разработка алгоритмов для численного моделирования поведения материалов и конструкций. Планируется также разработка методов учета эволюции поврежденности материалов в процессе деформирования и ее влияния на деформационные и прочностные характеристики композитных материалов.
This project is directed to the solution of basic problem related to the study of mechanical properties of challenging structural materials and the features of their behaviour under different kinds of external forces. It is supposed to develop the mathematical models for the description of the processes of deformation and fracture, the development of the methods for calculation of stress and strain fields in structural members taking into account the detected regularities in the materials behaviour. The necessity of new materials possessed higher mechanical properties increases in different industrial fields because they allow to decrease materials consumption of created constructions, their weight, increase functional efficiency, reliability and other properties. The experimental studies of the materials properties, only, do not solve this problem because in addition of the values of some specific mechanical properties, it is necessary to elaborate mechanical models as well, which allow to predict the behaviour of materials and constructions under conditions of complex stress states differ from the conditions that are realized in experiments (simple, as a rule). Furthermore, the development of corresponding methods for the calculations of structural members is supposed. Since during the study of properties of structural materials, the different forms of nonlinearities are usually observed, for the solution of nonlinear problems, the algorithms will be proposed for numerical simulations of the behaviour of materials and constructions. It is supposed the elaboration of the methods for the estimation of the damage evolution in the materials during the process of deformation and the study of its influence on the deformation and strength properties of composite materials.
Будет проведен анализ результатов экспериментальных исследований деформационных и пластических свойств современных конструкционных материалов, полученных как при одноосных испытаниях, так и в условиях сложного комбинированного нагружения. Будет установлен вид функций, характеризующих зависимости деформационных и прочностных свойств изотропных материалов от характера внешних воздействий и разработаны математические методы для описания данных зависимостей. Будут сформулированы математические представления для материальных функций, характеризующих зависимость свойств материалов от условий нагружения или деформирования, которые удовлетворяют условиям единственности решения краевых задач, что позволило бы сделать заключение о достоверности результатов, получаемых при расчетах. Будут получены новые решения задач и исследовано влияние изменчивости свойств материалов на распределения напряжений и деформаций в областях, находящихся в условиях неоднородного напряженного состояния. Получит развитие теория пластического течения для материалов, в которых процессы сдвигового и объемного деформирования взаимосвязаны и условия перехода в пластическое состояние зависят от гидростатической компоненты напряжения, когда условие пластической несжимаемости не может быть использовано при расчетах. Будут исследованы свойства определяющих уравнений теории течения для таких материалов и определены ограничения на функции, входящие в условие пластичности, при которых справедливы выводы предельных теорем.
На основе анализа результатов экспериментальных исследований разработан подход к построению математической модели для описания обнаруженных в экспериментах особенностей поведения алюминиевых сплавов, заключающихся в анизотропии пластических и прочностных свойств, а также зависимости характеристик сопротивления сплавов деформации от вида внешних воздействий. Сформулированы определяющие соотношения для проведения расчетов напряженно-деформированного состояния элементов конструкций летательных аппаратов. Исследованы свойства разработанных определяющих соотношений и видов материальных функций, характеризующих анизотропию свойств материалов и их зависимость от вида напряженного состояния, которое реализуется в элементах конструкций. Определены параметры материальных функций на основе разработанных базовых экспериментов. Сформулирован алгоритм и создана численная программа на языке ФОРТРАН, адаптированная к введению в различные программные комплексы для проведения численных расчетов. Предложены варианты определяющих соотношений для описания нелинейно упругого деформирования материалов с учетом взаимодействия процессов сдвигового и объемного деформирования, зависимости свойств от вида нагружения и других эффектов, наблюдаемых в экспериментах. Исследованы некоторые свойства определяющих соотношений и их возможности при описании поведения различных материалов, получены решения ряда краевых задач, на основе которых выявлены некоторые особенности поведения исследованных материалов. Предложены определяющие соотношения теории пластического течения дилатирующих сред. Предложены корректные варианты построения решений задач продольного сдвига, кручения, плоской деформации и других. Получены решения задач механики разрушения для поврежденных сред для различных условий нагружения.
Исследование зависимости деформационных и прочностных характеристик материалов от условий нагружения и деформирования, изменчивости этих свойств в областях неоднородного напряженного состояния. В этих случаях характеристики материалов не определяются какими-то фиксированными значениями, а являются функциями соответствующих параметров, значения которых определяются условиями нагружения, определение вида этих функций. Разработка определяющих соотношений, характеризующих как зависимость механических свойств материалов от вида внешних воздействий, так и изменение характера деформирования в зависимости от условий нагружения, в частности, описывающих линейную реакцию материала при действии нагрузки вдоль направления армирования и нелинейную при включении в процесс деформирования полимерного связующего композита и наличии сдвиговых деформаций. Разработка алгоритмов и программ для проведения численных расчетов конструкций для случаев сложного комбинированного нагружения с использованием новых математических моделей, введенных в хорошо апробированные пакеты программ. Разработка методов учета эволюции поврежденности материалов в процессе деформирования, ее влияния на деформационные и прочностные характеристики композитных материалов, сравнение расчетов с результатами экспериментальных исследований.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 6 марта 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Исследование свойств и моделирование нелинейного поведения перспективных конструкционных материалов |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Исследование свойств и моделирование нелинейного поведения перспективных конструкционных материалов |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Исследование свойств и моделирование нелинейного поведения перспективных конструкционных материалов |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".