Лаборатории

Лаборатория проектирования и прикладных методов расчета композитных конструкций

Лаборатория проектирования и прикладных методов расчета композитных конструкций

Заведующий лабораторией

Фомин Леонид Викторович

Лаборатория проектирования и прикладных методов расчета композитных конструкций

Направления деятельности

Классические фундаментальные подходы известных ученых МГУ, таких как Ю.Н. Работнов, Л.А. Галин, Г.И. Баренблатт, С.А. Шестериков, А.М. Локощенко, а также современные тенденции и вызовы, определяющие необходимость развития механики деформируемого твердого тела применительно к новым материалам, составляют основные ориентиры для развития научных исследований в лаборатории 201.
 

Основные направления научной работы:

  1. Теории ползучести и длительной прочности.
    • • Проведение исследования по теме ползучести и длительной прочности типовых элементов конструкций (стержень, оболочка, пластина, мембрана) с учетом нестационарного нагружения и различных факторов влияния активной среды. Применение сингулярных дробно-степенных моделей при моделировании рассматриваемых процессов. Разработка критериев разрушения при использовании скалярного и векторного параметров поврежденности.
    • • Разработка новой механико-математической модели ползучести и длительной прочности металлических материалов и элементов конструкций с учетом факторов химического (коррозионного) взаимодействия с активной средой.
    • • Экспериментально-теоретическое исследование ползучести и длительной прочности. Исследование локализации деформации ползучести для металлических материалов и сплавов при различных температурах. Моделирование с использованием нейронных сетей.
    • • Разработка критериев длительной прочности при сложном напряженном состоянии.

  2. Механика контактного взаимодействия и трибология.
    Объяснение механизмов возникновения трения и разрушения (изнашивания) поверхностных слоев материалов в разных условиях взаимодействия контактирующих тел, что является одним из ключевых вопросов фундаментальной трибологии, невозможно без постановки и решения контактных задач с учетом не только макрогеометрии взаимодействующих поверхностей, но и их микрогеометрии.
    Наличие поверхностного микрорельефа в виде волнистости и шероховатости приводит к дискретному характеру взаимодействия. В результате на пятнах фактического контакта возникают высокие давления, приводящие к концентрации напряжений в тонком поверхностном слое, толщина которого соизмерима с характерным размером пятна контакта. Распределение напряжений в этом слое определяет во многом характер его разрушения (изнашивания). В зависимости от величины напряжений разрушение может наблюдаться как в результате однократного взаимодействия контактирующих тел, когда напряжения достаточно велики, чтобы удовлетворить критерию разрушения (абразивный и адгезионные виды изнашивания), так и в результате их циклического нагружения, когда в поверхностных слоях происходит интенсивное накопление дефектов, что приводит к их разрушению по усталостному механизму.
     
  3. Исследование нелинейной модели тиксотропных сред, учитывающей влияние процесса деформирования и эволюции структуры.
    Направление посвящено исследованию нелинейной реологической модели. Модель учитывает влияние структурных превращений на вязкость и модуль упругости и позволяет описывать процессы разрушения и восстановления структуры в процессе деформирования. Исследование ориентировано на описание поведения полимерных растворов и расплавов, гелей, эмульсий, суспензий и других тиксотропных систем.
     
  4. Исследования закономерности изменения механических свойств ориентированных полимеров и композитов на их основе при радиационно-окислительном старении.
    Учитывается влияние деструкции и сшивания проходных макромолекул на прочность ориентированного полимера (волокна) под действием ионизирующего излучения.

Заведующий лабораторией

Фомин Леонид Викторович

заведующий лабораторией

Занимаемые должности

Сотрудники лаборатории

Горячева Ирина Георгиевна

Главный научный сотрудник

Занимаемые должности

Терауд Валентин Викторович

Старший научный сотрудник

Занимаемые должности

Басалов Юрий Генрихович

ведущий инженер

Занимаемые должности

Гулин Вячеслав Владимирович

младший научный сотрудник

Занимаемые должности

Назаров Владлен Витальевич

научный сотрудник

Занимаемые должности

Основные исследования и их результаты

  1. На примере решения модельных задач получены времена до разрушения типовых элементов конструкций (стержень, прямоугольная пластина, цилиндрическая оболочка, мембрана внутри жесткой матрицы) при ползучести в условиях влияния активной среды. При моделировании применяется кинетический подход с использованием скалярного и векторного параметров поврежденности. Определены особенности применения сингулярной дробно-степенной модели ползучести и длительного разрушения.
    На основе применения критериального подхода определяются времена до разрушения образцов при сложном напряженном состоянии для различных видов эквивалентного напряжения. Приводится сравнение с известными экспериментальными результатами.

  2. В результате анализа функции поврежденности материала в разные моменты времени с учетом механизма отделения частиц износа исследуется кинетика процесса изнашивания при разных условиях фрикционного взаимодействия. Полученные при моделировании характерные особенности процесса изнашивания (наличие инкубационного времени, уменьшение в процессе трения размера отделяемых фрагментов и т.д.) находятся в хорошем соответствии с результатами экспериментальных исследований.

  3. Показано, что нелинейная модель тиксотропных сред воспроизводит переход от линейной вязкоупругости к существенно нелинейным режимам, а также возможность перехода к квазипластическому поведению в полуцикле деформации. Численные расчёты выявили кривые с «зубом текучести», трапециевидные и иные несимметричные формы кривых напряжения. Подтверждена применимость модели для описания основных нелинейных эффектов циклической деформации в разных материалах.

  4. Рассмотрена структурно-кинетическая модель радиационно-окислительного старения волокон, в которой учитывается противоположное влияние деструкции и сшивания проходных макромолекул на прочность и особенности структуры ориентированного полимера (волокна). Показана взаимосвязь изменения прочности и температуры плавления после облучения на воздухе со структурными особенностями полимера. Снижение прочности ориентированного полимера с дозой излучения происходит вследствие разрывов проходных цепей и происходит до некоторого предельного значения, зависящего от мощности дозы, и может быть описано в терминах кинетики необратимой и обратимой реакций первого порядка.