Ученые НИИ механики МГУ исследовали процесс распространения ударной волны в кристаллах меди с примесями методом молекулярной динамики. Проект был реализован при финансовой поддержке гранта Президента №МК-2948.2022.1.1.

На суперкомпьютерном комплексе «Ломоносов-2» была проведена серия молекулярно-динамических расчетов по моделированию ударного нагружения кристаллов меди с примесными атомами никеля, серебра, цинка и алюминия. Особенность вычислений заключалась в наличии линейных дефектов кристаллической решетки, дислокаций, в начальных атомных моделях кристаллов, которые могли двигаться при приложении нагрузки. Во время работы определялись временные зависимости напряжения, температуры и скорости атомов вдоль оси нагружения кристалла.

"Величина напряжения на упругом предвестнике снижается при распространении ударной волны в чистых металлах в результате процессов пластической деформации. Однако недавние эксперименты в сплавах показали, что когда ударная волна проходит некоторое расстояние, упругий предвестник перестает затухать и напряжение на нем почти не меняется. Было сделано предположение, что в этом случае примеси начинают значительно замедлять скорость пластической деформации за фронтом предвестника. Тем не менее, вопросы моделирования этого эффекта оставались открытыми”, - объясняет старший научный сотрудник лаборатории наномеханики Брюханов И. А.

Можно сделать вывод о том, что чем сильнее примеси деформируют кристаллическую решетку меди, тем затухание упругого предвестника становится слабее. С ростом концентрации примесей наблюдается еще более слабое снижение напряжения на упругом предвестнике, при котором степень затухания предвестника почти не меняется по сравнению с чистой медью. Последний результат показывает, что влияние примесей при интенсивных нагрузках может отличаться от обычных условий, в которых наличие примесей значительно повышает предел текучести металлов и замедляет процессы пластической деформации.

Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых сплавов, а также при прогнозировании интенсивных импульсных воздействий в широком диапазоне параметров нагрузки с помощью физических моделей прочности и пластичности.