Выявление закономерностей разрушения и создание

Выявление закономерностей разрушения и создание эффективных методов оценки прочности
является сейчас не только технической, но и крупной экономической проблемой. С другой
стороны, всё большее развитие получают чрезвычайно энергоёмкие технологические
процессы, связанные с целенаправленным разрушением материалов. Это заставляет искать
способы создания наиболее экономичных режимов в таких процессах.
Проведённые до настоящего времени исследования по динамическому разрушению
материалов можно разделить на две группы: изучение механизмов разрушения тел с
макроскопическими дефектами (например, разрезом) и разрушение "бездефектных" сред,
которые в основном рассматривались независимо и образовывали две отдельные научные
области. Однако откольное разрушение характеризуется теми же самыми динамическими
эффектами, что и процесс старта трещин: это явление динамической ветви, когда при
переходе к высокоинтенсивным коротким импульсам напряжения наблюдается
существенный рост прочности, и задержка разрушения или запаздывание, когда разрушения
происходит после достижения максимума кривой локального напряжения разрыва на
ниспадающем участке этой кривой. Позже подобные эффекты были экспериментально
обнаружены и при разрушении жидких объёмов, и в опытах по электрическому пробою
диэлектриков.
В 1991 году Н.Ф. Морозовым и Ю.В. Петровым был предложен новый подход к описанию
динамического разрушения хрупких тел, основанный на понятии инкубационного времени
разрушения. Предложенный в рамках этого подхода структурно-временной критерий
эффективно работает как в условиях быстрого приложения нагрузки, так и при медленном
воздействии, вырождаясь при этом в известные статические критерии. В последних работах
научной школы Санкт-Петербургского государственного университета, возглавляемой Н.Ф.
Морозовым, критерий инкубационного времени был обобщен и на случай кавитации в
жидкостях, и для описания инициирования электрического пробоя в диэлектриках, и для
изучения структурных превращений в фуллерене, и для выявления закономерностей
возникновения детонации газовых смесей, взвесей и твердых взрывчатых веществ.
В результате выполненных на первом этапе работ по гранту построен новый структурноконтинуальный подход, с общих позиций описывающий перечисленные явления; на основе
единого принципа сформулированы критерии динамической (механической и электрической)
прочности сплошных сред, как предельные значения рассматриваемой функции
поврежденности материала; исследованы инкубационные процессы, предваряющие
макроскопический акт структурного превращения (разрушения, кавитации и пробоя)
материала; исследованы возможности описания макроскопического нарушения сплошности
среды, как процесса эволюции микроповрежденности.
Полученные результаты опубликованы в ведущем международном научном издании по
механике разрушения (International Journal of Fracture) и доложены на крупнейших
международных конференциях (XXII International Congress of Theoretical and Applied
Mechanics и 17th European Conference on Fracture).
На следующем этапе выполнения работ планируется исследовать возможности
распространения предлагаемого подхода на явления детонации и фазового превращения
фуллерена под высоким давлением. Также предполагается изучить вопросы оптимизации
энергии, необходимой для разрушения (пробоя или детонации) сплошных сред, что является
важной технической и экономической проблемой.