Вернуться к Отделы института

Отдел 30. Моделирования процессов разрушения материалов

                                                                          Григорьев Альберт Викторович

Кандидат технических наук, Заведующий отделом

e-mail: greegor1212@mail.ru, тел. 8 (4112) 390-606

                                                                                   Лепов Валерий Валерьевич

Доктор технических наук, Главный научный сотрудник

Научный руководитель направления

e-mail: wisecold@mail.ru, 8(4112) 390-578

                                                                                  Иванов Афанасий Михайлович

Кандидат технических наук ,   Ведущий научный сотрудник, научный руководитель сектора.

e-mail: iam53@mail.ru

История отдела(год создания, основные исследования, направления, достижения).

Отдел №30 «Моделирование процессов разрушения» сформирован на базе лабораторий№1.2 «Физикохимии технологии и механики материалов» (организованной академиком РАН, д.т.н. В.П.Ларионовым в 1995 году) и №1.3 «Деформированного состояния конструкций» (организованной член-корр. РАН, д.т.н. М.Д. Новопашиным в 1978 году).

 Заведующие отделов и научные руководители, ведущие ученые отдела (работавшие).

Отделом с 2007 года (лабораторией №1.2 с 1995 года) руководил академик АН РС(Я), д.т.н. В.В. Лепов. С 2019 года к.т.н. А.В. Григорьев.

 Направления исследований, текущие проекты.

  1. Теоретическое, экспериментальное и численное моделирование процессов накопления повреждений и разрушения материалов, элементов конструкций и узлов машин,
  2. Выявление закономерностей достижения предельного состояния и выработки ресурса, разработка и обоснование основных положений теории вязко-хрупкого перехода и хладноломкости.
  3. Разработка способов получения и исследование материалов, находящихся в субмикроструктурном состоянии.

Из основных результатов работколлектива можно выделить как фундаментальные, так и прикладные, направленные понимание механизмов разрушения техники в экстремальных условиях Арктики и Субарктики:

  1. Обоснование многомасштабного структурного подхода к моделированию эволюции дефектов и накопления повреждений и разрушения материалов и конструкций, разработку и реализацию соответствующих компьютерных моделей, в том числе для материалов с субмикрокристаллической структурой. С помощью такого подхода удалось объяснить ряд известных эффектов изменения физических и механических свойств под действием низких температур и активных сред.
  2. Разработка кинетической теории хрупкого разрушения материалов и конструкций в экстремальных условиях окружающей среды, включая низкие климатические температуры, водородное охрупчивание, динамическоенагружение. Подход основан на термофлуктуационной теории и фононно-дислокационном механизме вязко-хрупкого перехода в сталях и сплавах с ОЦК-решеткой.
  3. Разработка и обоснование применения ряда компьютерных моделей, описывающих поведение на различных структурных уровнях при замедленном разрушении металлов при низких климатических температурах, при распространении трещины в гетерогенных материалах с внутренней микроструктрурой, в том числе при водородном охрупчивании низколегированных сталей, растрескивании алюминиевых сплавов в условиях стесненной деформации, разрушении полимеров под действием импульсного статодинамического нагружения, и др.
  4. Обоснование теории накопления повреждений на различных структурных уровнях в условиях неблагоприятных внешних воздействий, в частности при эксплуатации техники и машин в экстремальных условиях Севера.
  5. Принципы и методы получения ультрамелкозернистых структур в объемных заготовках, пластинах из различных металлических материалов, определены режимы и параметры обработки, а также микроструктурные и фазовые характеристики, приводящие к улучшению свойств металлов и сплавов. Разработаны технологические режимы комбинированной (включая равноканальное угловое прессование, всесторонняя ковка, кручение, электропластическая прокатка) и термической (закалка, отжиг) обработки с целью повышения хладостойкости сталей.

Получено 27 патентов РФ на способы и устройства для деформационного упрочнения металлических материалов.

  1. Методика исследования кинетики упругопластического деформирования с использованием средств тепловизионной диагностики, которая позволяет установить наступление предельного состояния в условиях однородного и неоднородного напряженного состояния. (7 патентов РФ на способы и устройства для определения деформаций и предельного состояния материалов и элементов конструкций).

На базе отдела №30 организован НОЦ «Якутский центр нанотехнологий и наноматериалов», поддерживались международные связи с Японией, Китаем, Португалией, Австрией, Германией, Францией. Так, сотрудниками отдела выполнялись международные проекты МНТЦ (партнер – фирма «Коматцу», Япония),организовано ежегодное участие в Международных конференциях за рубежом, воВсероссийских и региональныхфорумах:

Международной конференции  по механическому поведению материалов (Швейцария, Германия, Португалия, Италия), Международной конференции по разрушению материалов, Международном Салоне изобретений «Concours Lépine 2005» в Париже – Золотая и Бронзовая медали; Международной выставке «Новые и высокие технологии Северо-Восточной Азии» в г. Шеньяне провинции Ляонин КНР (2005, 2006); 8thConferenceonQuantitativeInfraRedThermography “QIRT2006”. BookofAbstracts, Padova, Italy; JointChina-RussiaSymposiumonAdvancedmaterialsandProcessingTechnology, Harbin, China (2008, 2010); The 5thInternationalConferenceonNanomaterialsbySeverePlasticDeformation (NanoSPD5) (2011, Нанкин, КНР); TheNineteenthAnnualInternationalConferenceonComposites/NanoEngineering (ICCE) (2011, Шанхай, КНР, 2012, Пекин, КНР, 2013; Сан-Джулианс, Мальта, 2014), Хайкоу, КНР (2016); ПятойХарбинскоймеждународнойнаучно-техническойвыставкеврамкахПервогороссийско-китайского «Экспо» (2014), X Международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2010), Международной научно-технической конференции «Прочность материалов и конструкций при низких температурах» (Украина, Киев, 2010),Лаврентьевских чтениях (Якутск, 2006), Ярмарке инновационных научно-технических проектов молодых ученых «Молодежь, Наука, Бизнес» (Якутск, 2007), Ларионовских чтениях (Якутск, 2007-2018), Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «ЭРЭЛ» (г. Якутск, 2009-2018 гг.), VI Российской научно-технической конференции «Механика неоднородных материалов и разрушение» (Екатеринбург, 2010), V-VIII Евразийских симпозиумах по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2010, 2013, 2015, 2018), V Российской научно-технической конференции «Ресурс и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2011), Всероссийской конференции молодых ученых «Проблемы и перспективы управления энергетическими комплексами и сложными техническими системами в арктических регионах» (Якутск, 2012), Всероссийской научно-практической конференции «Сварка и безопасность» (Якутск, 2012, 2017), Прочность неоднородных сварных конструкций (), и многих других.

Отдел –участник Федеральной целевойпрограммы«Наноиндустрии и нанотехнологии», Программы фундаментальных исследований Президиума и специализированных отделений РАН, РФФИ, Интеграционных проектов СО РАН, региональных инновационных программ.

  1. Разработки отдела внедрены в производственную деятельность и образовательный процесс (АК «АЛРОСА», ООО «ЖДЯ», МЧС, ЗАО НТЦ «Промышленная безопасность», СВФУ, Индустриальный техникум и др.).

— Комплексный подход и расчетные программы оценки ресурса сварных конструкций, подвергаемых неблагоприятным внешним воздействиям;

— Методы стохастического моделирования процессовразрушения;

— Методы оценки поврежденности материалов по характеристикам мультифрактального спектра трехмерных поверхностей деформации;

— Дискретные модели накопления повреждений и методы оценки ресурса элементов железнодорожной техники, трубопроводов и резервуаров Севера;

— Технологии упрочнения и повышения хладостойкости сталей комбинированием методов интенсивной пластической деформации и термической обработки;

— Схемы и устройства с комбинированием методов: экструзии и винтового прессования металлических профилей, непрерывного равноканального углового прессования с реализацией электропластического эффекта, канального углового прессования тонких металлических профилей по запатентованным изобретениям;

— Методики оценки достижения предельного состояния конструкционных сталей на основе термоупругого и термопластического эффектов, расчетно-экспериментальная методика определения теплоты, рассеивающейся при упруго-пластическом деформировании, методика оценки энергетических затрат при упругопластическом деформированииметаллического материала.

  1. Важнейший результат отдела;

Но основе многомасштабного структурного подхода разработана кинетическая теория хрупкого разрушения материалов и конструкций в экстремальных условиях, включая низкие климатические температуры, водородное охрупчивание, динамическое нагружение. Подход основан на термофлуктуационной теории разрушения и фононно-дислокационном механизме вязко-хрупкого перехода в сталях и сплавах с ОЦК-решеткой, подтвержденных микроструктурными и исследованиями внутреннего трения. Различные применения метода позволяют моделировать накопление повреждений и оценивать ресурс конструкций, а также прогнозировать свойства новых материалов, в том числе с субмикроскопической и наноструктурой.

2.Важнейшие разработки отдела.

1.Разработана программа оценки ресурса железнодорожных колёс, эксплуатируемых в условиях Центральной Якутии, Арктики и Субарктики. Программа основана на дискретной модели накопления структурных повреждений. (Алгоритм).

  1. Разработан новый способ повышения хладостойкости стали, путём комбинирования режимов механической и термической обработки для смещения температуры вязко-хрупкого перехода стали в безопасный диапазон. Использованы методы всесторонней ковки, РКУП, отжига и закалки. (Патенты РФ).