Научные интересы

• Многомасштабное моделирование материалов
• Механизмы пластической деформации и разрушения
• Процессы высокоскоростной деформации материалов
• Ударные волны

Направления деятельности

Многомасштабное моделирование материалов преимущественно при высоких скоростях деформации или в условиях динамического нагружения, например, при ударах или взрывах. Моделирование микроструктурных процессов в условиях динамического нагружения с целью разработки новых моделей деформирования материалов. Механизмы пластического упрочнения металлов и сплавов, моделирование динамики дислокаций микро- и мезомасштабах. Механизмы образования и роста трещин в металлах. Механика наноматериалов.

Полученные гранты, награды, премии

• Медаль РАН с премиями для молодых ученых (2022)
• Гранты РНФ для молодых ученых (2019-2021, 2022-2024).
• Грант Президента для молодых ученых (2021-2023).
• Победитель конкурса УМНИК 2012.

Проекты

• Многомасштабное моделирование сверхзвуковых течений разреженного газа

Последние публикации

• Bryukhanov Ilya A., Rybakov Andrey A., Larin Alexander V. A forgotten participant in pore deblocking of zeolites: dicarbonate in the NaMeA zeolites, Me = Na, K, Rb, Cs,. Physical Chemistry Chemical Physics. Royal Society of Chemistry. 2023. V. 25. P. 18233-18246
• Bryukhanov I.A. Role of temperature and preexisting dislocation network on the shock compression of copper crystals. International Journal of Plasticity. Pergamon Press Ltd.. 2023. V. 165. P. 103599-
• Rybakov A.A., Bryukhanov I.A., Trubnikov D.N., Todorova S., Larin A.V. Partial Pd oxidation over various oxide supports for a higher reactivity of PdO with respect to CH4. Journal of Physical Chemistry C. American Chemical Society. 2022. V. 126. No 31. P. 13132-13146
• Bryukhanov I.A. Atomistic simulation of the shock wave in copper single crystals with pre-existing dislocation network
• Bryukhanov I.A., Emelyanov V.A. Shear stress relaxation through the motion of edge dislocations in Cu and Cu–Ni solid solution: a molecular dynamics and discrete dislocation study. Computational Materials Science. Elsevier BV. 2022. V. 201. P. 110885-

Исследования

• Если по материалу ударить с очень высокой скоростью, то по нему начнет распространяться волна, которая будет переносить приложенную нагрузку. В большинстве металлов эта волна будет распадаться на две: так называемый упругий предвестник, который связан с началом процессов пластичности, и пластическую волну, следующую за ним. Напряжение на упругом предвестнике обычно называется динамическим пределом упругости. Ударно-волновые эксперименты на чистых металлах, подвергнутых термической обработке, показали, что динамический предел упругости может неожиданно возрастать с температурой. Объяснялось это особенностями движения дислокаций при таких высоких нагрузках, и ожидалось, что если в материале дислокаций не будет, то и эффект термического упрочнения наблюдаться не будет. Мне удалось показать, что такое термическое упрочнение может неожиданно наблюдаться в некоторых бездефектных кристаллах меди. Кроме того, что термическое упрочнение кристаллов меди происходит в результате особенностей размножения дислокаций в них.

• Известно, что добавление примесей в металл увеличивает напряжение, при котором он начинает пластически деформироваться. Например, сплав меди и алюминия значительно более твердый, чем чистая медь. Это объясняется тем, что примесные атомы алюминия – препятствия для дислокаций, эти атомы затрудняют их движение в материале. Однако мои расчеты показали, что в сплаве меди и никеля примеси никеля могут ускорять движение дислокаций и, следовательно, наоборот, ускорять пластическую деформацию. Оказалось, что когда дислокации движутся достаточно быстро, то скорость их движения определяется скоростью звука. В сплавах меди с никелем скорость звука растет с увеличением концентрации никеля, поэтому и скорость дислокаций увеличивается в этом режиме.

• Явление откола заключается в том, что когда по образцу производится достаточно сильный импульсный удар, то через некоторое время происходит отделение части материала с его тыльной поверхности из-за взаимодействия волн внутри образца. Мои расчеты показали, что по сравнению с бездефектными кристаллами, в кристаллах с дислокациями откол развивается значительно более медленно и даже, в некоторых случаях, отделения одной части материала от другой не происходит. Дислокации как бы впитывают в себя часть растягивающих напряжений и не позволяют материалу разрушиться.

• Цеолиты – это пористые алюмосиликаты, которые имеют около сотни различных структурных форм. Эти материалы могут селективно впитывать различные жидкости и газы. Когда цеолиты заполняются каким-нибудь веществом, то их структура меняется и изменяются их упругие свойства. Нам удалось найти метод, который позволяет численно рассчитывать упругие константы различных форм цеолитов в согласии с экспериментальными данными. Мы также обнаружили, что в некоторых условиях поглощение углекислого газа в цеолитах может сопровождаться сильным снижением упругих свойств. Этот газ при попадании в цеолит образует отрицательно заряженные карбонат-анионы, которые существенно нарушают структуру цеолита. Если углекислоту откачать, то карбонат-анионы останутся внутри цеолита и могут снизить его упругие свойства.

Образовательная деятельность в НИИ механики

Читаю спецкурсы по выбору студентов на механико-математическом факультете

• Методы атомистического моделирования в механике деформируемого твердого тела, жидкости и газа (осень)
• Физические основы и модели пластической деформации и упрочнения металлов и сплавов (весна)

1. Моделирование динамики дислокаций при ударно-волновом нагружении металлов и сплавов методом молекулярной динамики
2. Разработка модели пластичности и разрушения материалов при ударно-волновом нагружении на основе молекулярно-динамических расчетов с использованием нейронных сетей
3. Моделирование пластического упрочнения металлов методом дискретных дислокаций
4. Моделирование пластичности и разрушения материалов на уровне зерен