Научные результаты:
- Разработаны методики комплексного экспериментального изучения поведения металлов, сплавов и композиционных материалов при сложных термомеханических воздействиях.
- Получены новые данные о процессах деформирования, накопления повреждений и разрушения авиационных сплавов, волокнистых полимерных композитов и элементов конструкций.
- Установлены закономерности деформирования конструктивных элементов камерной системы разработки в условиях повышенной глинизации массива.
- Получены результаты оценки влияния эксплуатационных факторов на характеристики современных композиционных материалов авиационного назначения; получены новые данные о малоцикловой усталости и закритическом деформировании сталей и сплавов в условиях сложного нагружения и термомеханической усталости.
- Получены результаты изучения закономерностей пластического деформирования конструкционных и функциональных материалов в условиях сложного напряженно-деформированного состояния на основе анализа полей деформаций и температуры; обнаружен эффект квазипериодической гомогенизации пластического течения в условиях проявления деформации Чернова-Людерса и эффекта Портевена-Ле Шателье.
- Разработаны многоуровневые модели неупругого деформирования поликристаллических металлов и сплавов, включающие описание важнейших механизмов реализации процесса на различных масштабных уровнях (внутризеренного и зернограничного скольжения, двойникования, процессов фрагментации и дробления зерен) и эволюции внутренней структуры.
- Разработана теория деформирования волокнистых композитных материалов, для которых диаграммы деформирования линейные, когда нагрузка действует в направлении волокон, и существенно нелинейные при наличии сдвиговых напряжений, когда нагрузка приложена под углом к направлению армирования. Данный эффект наблюдается в экспериментальных исследованиях большинства волокнистых композитов. Предложен оригинальный способ одновременного описания линейного и нелинейного поведения анизотропных композитных материалов в зависимости от вида внешних воздействий на основе авторской идеи введения в определяющие уравнения дополнительной матрицы и связанного с ней скалярного параметра.
- Разработан подход к моделированию процессов деформирования, накопления повреждений и разрушения перспективных композитных материалов с учетом физической нелинейности их свойств. Исследовано влияние нелинейности сдвиговых свойств слоистых полимерных композитов на распределение напряжений, процесс накопления повреждений и характеристики разрушения композитных элементов конструкций с концентраторами напряжений.
- Разработан алгоритм для проведения численного моделирования процессов деформирования и разрушения перспективных композитных материалов на основе созданной теории и продемонстрировано хорошее соответствие теоретических зависимостей с результатами экспериментальных исследований. На основе проведенных расчетов установлен ряд закономерностей разрушения композитных элементов конструкций при наличии концентраторов напряжений.
Внедрение результатов исследования:
- Использование разработанных методик экспериментальных исследований статической и усталостной прочности свойств материалов авиационного назначения в рамках выполнения работ с ПАО «ОДК-Сатурн», АО «ОДК-Авиадвигатель».
- Создана информационно-поисковая система физико-механических свойств пород Верхнекамского месторождения калийных солей, позволяющая производить расчеты параметров системы разработки для конкретных участков шахтных полей.
- Разработан комплекс программного обеспечения, позволяющий оценивать безопасность горных работ в сложных горно-геологических условиях. Обоснование конструктивных мер защиты от затопления рудников ПАО «Уралкалий».
- Создан комплекс прикладных программ для решения краевых задач механического нагружения поликристаллических металлов и сплавов с использованием предложенных многоуровневых моделей материалов.
Организационные и инфраструктурные преобразования:
На базе Лаборатории механики перспективных конструкционных и функциональных материалов ПНИПУ на сайте http://ckp-rf.ru/ «Научно-техническая инфраструктура Российской Федерации» в 2015 году был размещен ЦКП «Центр экспериментальной механики», а в 2017 году УНУ «Комплекс испытательного и диагностического оборудования для исследования свойств конструкционных и функциональных материалов при сложных термомеханических воздействиях».
Образование и переподготовка кадров:
- Разработаны и внедрены в учебный процесс 3 рабочие программы: «Экспериментальная механика материалов», «Экспериментальная механика композитов», «Деформация, разрушение и конструкционная прочность» – в рамках магистерской программы «Экспериментальная механика»; 2 рабочие программы: «Моделирование процессов деформирования и разрушения материалов и элементов конструкций», «Экспериментальная механика конструкционных материалов» для аспирантов, обучающихся по научной специальности 01.02.04 – «Механика деформируемого твердого тела»; 1 учебная программа дополнительной профессиональной образовательной программы повышения квалификации специалистов «Современные экспериментальные методы и средства исследования деформационных и прочностных свойств материалов». Также была разработана новая образовательная программа для бакалавров по направлению подготовки 28.03.03 «Наноматериалы» и получена лицензия на осуществление образовательной деятельности (Приказ Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки № 1544 от 06.09.2016г.).
- Защиты: 2 докторские диссертации, 11 кандидатских диссертаций.
- Проводятся лабораторные работы для студентов бакалавриата и магистратуры ПНИПУ в рамках учебного процесса; на базе Лаборатории организована студенческая исследовательская лаборатория для работ во внеучебное время.
Сотрудничество:
- Институт механики сплошных сред УрО РАН: совместные исследования, научные статьи, подготовка заявок на конкурсы НИР, комплексные исследования свойств современных композиционных материалов
- Пермский государственный медицинский университет имени академика Е. А. Вагнера: совместное выполнение научно-исследовательских работ
- ОАО УНИИКМ, Hermith GmbH (Германия), ПАО НПО «Сатурн: совместные исследования
- Южно-Уральский государственный университет, Loughborough University (Великобритания): совместные исследования, обмен опытом
- Instron – Division of ITW Ltd (Великобритания): проведение стажировок, мастер-классов
