ИСТИНА

Проект посвящен решению важной фундаментальной проблемы механики – исследованию динамических свойств конструкционных материалов авиационной и космической техники (преимущественно титановых и алюминиевых сплавов) в условиях высокоскоростного нагружения и повышенных температур. Современные требования при проектировании разнообразных объектов предполагают учет возможных динамических воздействий в силу природных или техногенных факторов. Надежность оценки влияния динамических нагрузок на элементы конструкций на этапе проектирования напрямую связано с адекватностью используемых в расчетах математических моделей поведения материалов, а именно, определяющих соотношений и критериев разрушения. Так как у большинства конструкционных материалов динамические свойства могут существенно отличаться от статических, задача построения адекватных определяющих соотношений и критериев разрушения для конструкционных материалов является актуальной и важной. Одним из наиболее востребованных и надежных методов исследования динамических свойств материалов в диапазоне скоростей деформаций 100 – 10000 с-1 и температур – до 300оС является метод Кольского с использованием разрезного стержня Гопкинсона, а также его различные модификации, позволяющие существенно расширить область его применения. В случае более высоких температур (до 900оС) общепринятой методики исследования динамического поведения материалов в настоящее время не существует. Одной из главных целей проекта является создание методики исследования динамических свойств материалов в условиях высокоскоростного нагружения и повышенных температур на базе метода Кольского с использованием смещенной от оси мерных стержней нагревательной печи. Принятая схема лишена ряда недостатков, присущих альтернативным подходам с применением соосных мерным стержням нагревателей индукционного типа, и в настоящее время считается наиболее предпочтительной. Помимо исследования определяющих соотношений другими основными целями проекта являются экспериментальное построение предельной поверхности разрушения для ряда конструкционных материалов при высокоскоростном нагружении в зависимости от вида напряженного состояния, скорости деформаций и температуры, а также разработка банка данных динамических свойств материалов, адаптированного к современным расчетным программным комплексам.

The project is devoted to the solution of an important fundamental problem of mechanics - the study of the dynamic properties of structural materials of aviation and space equipment (mainly titanium and aluminum alloys) under conditions of high-speed loading and high temperatures. Modern requirements for the design of a variety of objects suggest the consideration of possible dynamic effects due to natural or man-made factors. Reliability of the assessment of the effect of dynamic loads on structural elements at the design stage is directly related to the adequacy of mathematical models of behavior of materials used in calculations.

- разработка методики построения определяющих соотношений и критериев разрушений конструкционных материалов при высокоскоростном нагружении и повышенных температурах на основе метода Кольского с использованием разрезного стержня Гопкинсона и смещенной от оси стержней нагревательной печью с учетом неоднородности температурного и напряженно-деформированного состояния в испытуемом образце; - экспериментально-вычислительное исследование определяющих соотношений и критериев разрушения характерных видов авиационных конструкционных материалов, (преимущественно, титановых и алюминиевых сплавов), в диапазоне изменения скоростей деформаций от 300 до 10000 с-1 и температур - от 20 до 900оС с использованием разработанной экспериментальной методики, включающее натурные и виртуальные (с использованием компьютерного моделирования) испытания по модифицированному методу Кольского с реализацией в испытуемом образце различных видов напряженного состояния (сжатие, растяжение, сдвиг); - разработка банка динамических свойств конструкционных материалов в условиях высокоскоростного нагружения и повышенных температур, адаптированного к использованию в современных средах компьютерного моделирования, включающего экспериментальные зависимости напряжений от деформаций, скоростей деформаций и температур, табулированное представление предельной поверхности разрушения в зависимости от вида напряженного состояния, скорости деформаций и температуры, а также данные о влиянии высокоскоростного температурного нагружения на структуру испытуемых материалов; - идентификация параметров применяемых в расчетах процессов высокоскоростного деформирования определяющих соотношений и критериев разрушения для ряда характерных авиационных сплавов.

Коллектив имеет значительный научный задел по рассматриваемой тематике. Гранты РФФИ: 06-08-01480 Разработка подходов и методов численного моделирования статических и динамических контактных задач 2006-2008 09-08-01229 Разработка и реализация экспериментально-вычислительного метода анализа нелинейного поведения элементов конструкций в условиях контактного взаимодействия 2009-2011 Публикации: 1. Развитие метода СН-ЭВМ Ильюшина применительно к краевым задачам динамической прочности Моссаковский П.А., Васин Р.А., Антонов Ф.К. Материалы Международного научного симпозиума по проблемам механики деформируемых тел, посвященного 100-летию со дня рождения А.А.Ильюшина, серия Упругость и неупругость, Издательство Московского университета Москва, с. 210-216 (2011) 2. О критериях разрушения металлов при динамическом нагружении Моссаковский П.А., Антонов Ф.К., Колотников М.Е., Костырева Л.А. X ВСЕРОССИЙСКИЙ СЪЕЗД ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНЫМ ПРОБЛЕМАМ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ 24-30 августа 2011, Нижний Новгород, Россия, Нижний Новгород, том 4, с. 1639-1641 (2011) 3. Моделирование поведения титанового сплава ВТ20 при ударном взаимодействии Ломакин Е.В., Брагов А.М., Константинов А.Ю., Колотников М.Е., Моссаковский П.А., Костырева Л.А., Антонов Ф.К. Вестник Нижегородского Государственного Университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, том 1, с. 129-132 (2011) 4. On Fracture Criterion of Titanium Alloy under Dynamic Loading Conditions Mossakovsky P.A., Antonov F.K., Bragov A.M., Konstantinov A.Yu, Kolotnikov M.E., Kostyreva L.A. Proceedings of the 8th European LS-DYNA Users Conference, (2011) 5. Experimental Investigation and FE Modeling of the High Temperature Dynamic Properties of Metal in the Kolsky Method Mossakovsky Pavel A., Inyuhin Alexander V., Antonov Fedor K., Kostyreva Lilia A. Proceedings of the 9th European LS-Dyna Conference, с. 1-6 (2013)