Назад
О лаборатории реологических свойств конденсированных сред при импульсных воздействиях

ЗАДАЧИ ЛАБОРАТОРИИ

Исследования ведутся методами физики и механики ударных волн в материалах и основываются на измерениях и анализе структуры упругопластических волн ударного сжатия и их эволюции по мере распространения в материале.

  1. Исследования температурно-скоростных зависимостей сопротивления деформированию и разрушению [1…6] конденсированных сред:
  • измерения эволюции упругопластических ударных волн;
  • измерения затухание упругого предвестника
  • определение скорости пластической деформации;
  • определение температурных зависимостей динамических пределов текучести;
  • ступенчатое ударное сжатие;
  • оценка динамического предела текучести ударно-сжатых материалов;

2. Исследование динамической прочности материалов путем анализа «откольных» явлений [6, 7];

3. Исследование полиморфных превращений и фазовых переходов при ударном сжатии [8, 9] (металлы, графиты и т.д.);

4. Исследование ударно-волнового сжатия и разрушения высокотвердых хрупких материалов (стекла, керамика, сапфиры и т.д.) [10, 11]. Волны разрушения [12];

5. Исследование динамической прочности бетонов на сжатие и растяжении при плоском ударном нагружении [13, 14];

6. Исследование ударной сжимаемости (ударные адиабаты) [15].

Особое внимание уделяется исследованиям влияния структурных факторов на динамические свойства материалов. К структурным факторам мы относим: размер зерен, текстуру, дислокации, двойники, термическая обработка, различные пластические деформаций и т.д.

ПУБЛИКАЦИИ

[1]. Kanel, G. I., Garkushin, G. V., Savinykh, A. S., Razorenov, S. V., Paramonova, I. V., Zaretsky, E. B. (2022). Effect of small pre-strain on the resistance of molybdenum [100] single crystal to high strain rate deformation and fracture. / Journal of Applied Physics, 131(9).
[2]. Канель, Г. И., Разоренов, С. В., Гаркушин, Г. В., Павленко, А. В., Малюгина, С. Н. (2016). Изменение кинетики ударно-волнового деформирования и разрушения титана BT1-0 в результате отжига. / Физика твердого тела, 58(6), 1153-1160.
[3]. Гаркушин, Г. В., Канель, Г. И. Разоренов, С. В. (2012). Высокоскоростная деформация и разрушение магниевого сплава Мa-2 в условиях ударно-волнового нагружения. / Физика твердого тела, 54 (5), 1012-1018.
[4]. Савиных, А. С., Гаркушин, Г. В., Разоренов, С. В. (2022). Влияние малых предварительных деформаций и начальной температуры на сопротивление высокоскоростному деформированию армко-железа в ударных волнах и волнах разрежения. / Журнал экспериментальной и теоретической физики, 161(6), 825-832.
[5].Kanel, G. I., Savinykh, A. S., Garkushin, G. V., Razorenov, S. V. (2020). Effects of temperature and strain on the resistance to high-rate deformation of copper in shock waves. / Journal of Applied Physics, 128(11).
[6]. Kanel, G. I. (2010). Spall fracture: methodological aspects, mechanisms and governing factors. / International journal of fracture, 163, 173-191.
[7]. Канель, Г. И., Савиных, А. С., Гаркушин, Г. В., Разоренов, С. В. (2015). Динамическая прочность расплавов олова и свинца. / Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики, 102(8), 615-619.
[8]. Савиных, А. С., Канель, Г. И., Разоренов, С. В. (2007). Влияние структурного состояния графита на параметры и кинетику превращения в алмаз при ударном сжатии. / Физика твердого тела, 49 (11), 2083-2087.
[9]. Bezruchko, G. S., Razorenov, S. V., Kanel, G. I., & Fortov, V. E. Influence of temperature upon the α→ ω transition in titanium. / In AIP Conference Proceedings. Vol. 845, No. 1, pp. 192-195.
[10]. Савиных A.С., Mandel K., Разоренов С.В., Kruger L. (2018). Влияние содержания кобальта на прочностные свойства керамики на основе карбида вольфрама при динамических нагрузках. / Журнал технической физики, 88(3), 368-373.
[11]. Kanel, G. I., Nellis, W. J., Savinykh, A. S., Razorenov, S. V., Rajendran, A. M. (2009). Response of seven crystallographic orientations of sapphire crystals to shock stresses of 16–86 GPa. / Journal of Applied Physics, 106(4).
[12]. Kanel, G. I., Bogatch, A. A., Razorenov, S. V., Chen, Z. (2002). Transformation of shock compression pulses in glass due to the failure wave phenomena. / Journal of Applied Physics, 92(9), 5045-5052.
[13]. Savinykh, A. S., Garkushin, G. V., Kanel, G. I., Razorenov, S. V. (2017). Method of measurement of the dynamic strength of concrete under explosive loading. / International Journal of Fracture, 209, 109-115.
[14]. Savinykh, A. S., Garkushin, G. V., Kanel, G. I., & Razorenov, S. V. (2019). Compressive and tensile strength of steel fibrous reinforced concrete under explosive loading. / International Journal of Fracture, 215, 129-138.
[15]. Черепанов И.А., Савиных А.С., Гаркушин Г.В., Разоренов С.В. (2023) Откольная прочность поликарбоната при температурах 20−185oC. / Журнал технической физики, 93 (5), 666-672.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ

1. Генерация плоских ударных волн с помощью взрывных устройств или пневматической пушки калибром 50 мм. Параметры экспериментов:

  • интенсивность импульсов сжатия 50 Мпа до 100 ГПа
  • длительность импульсов 10-5 – 10-8 с.
  • температура от -196oС до 700oС

2. Непрерывная регистрация кинематических параметров в ударно-сжатых образцах с помощью лазерного допплеровского измерителя скорости с временным разрешением 1 нс и пространственным разрешением 0.1 мм

КНИЖНЫЕ ИЗДАНИЯ ЛАБОРАТОРИИ

[1] Канель, Г. И., Разоренов, С. В., Уткин, А. В., Фортов, В. Е. (1996). Ударно-волновые явления в конденсированных средах. М.: Янус-К, 408, 11.
[2] Kanel, G. I., Razorenov, S. V., Fortov, V. E. (2004). Shock-wave phenomena and the properties of condensed matter. Springer Science & Business Media.
[3] Antoun, T., Seaman, L., Curran, D. R., Kanel, G. I., Razorenov, S. V., Utkin, A. V. (2006). Spall fracture. Springer Science and Business Media.
[4] Канель, Г. И., Разоренов, С. В., Уткин, А. В., & Фортов, В. Е. (2008). Экспериментальные профили ударных волн в конденсированных веществах.
[5] Канель, Г. И. (2018). Ударные волны в физике твердого тела. М.: Физматлит.

ЗАДАЧИ ЛАБОРАТОРИИ

Исследования ведутся методами физики и механики ударных волн в материалах и основываются на измерениях и анализе структуры упругопластических волн ударного сжатия и их эволюции по мере распространения в материале.

  1. Исследования температурно-скоростных зависимостей сопротивления деформированию и разрушению [1…6] конденсированных сред:
  • измерения эволюции упругопластических ударных волн;
  • измерения затухание упругого предвестника
  • определение скорости пластической деформации;
  • определение температурных зависимостей динамических пределов текучести;
  • ступенчатое ударное сжатие;
  • оценка динамического предела текучести ударно-сжатых материалов;

2. Исследование динамической прочности материалов путем анализа «откольных» явлений [6, 7];

3. Исследование полиморфных превращений и фазовых переходов при ударном сжатии [8, 9] (металлы, графиты и т.д.);

4. Исследование ударно-волнового сжатия и разрушения высокотвердых хрупких материалов (стекла, керамика, сапфиры и т.д.) [10, 11]. Волны разрушения [12];

5. Исследование динамической прочности бетонов на сжатие и растяжении при плоском ударном нагружении [13, 14];

6. Исследование ударной сжимаемости (ударные адиабаты) [15].

Особое внимание уделяется исследованиям влияния структурных факторов на динамические свойства материалов. К структурным факторам мы относим: размер зерен, текстуру, дислокации, двойники, термическая обработка, различные пластические деформаций и т.д.

ПУБЛИКАЦИИ

[1]. Kanel, G. I., Garkushin, G. V., Savinykh, A. S., Razorenov, S. V., Paramonova, I. V., Zaretsky, E. B. (2022). Effect of small pre-strain on the resistance of molybdenum [100] single crystal to high strain rate deformation and fracture. / Journal of Applied Physics, 131(9).
[2]. Канель, Г. И., Разоренов, С. В., Гаркушин, Г. В., Павленко, А. В., Малюгина, С. Н. (2016). Изменение кинетики ударно-волнового деформирования и разрушения титана BT1-0 в результате отжига. / Физика твердого тела, 58(6), 1153-1160.
[3]. Гаркушин, Г. В., Канель, Г. И. Разоренов, С. В. (2012). Высокоскоростная деформация и разрушение магниевого сплава Мa-2 в условиях ударно-волнового нагружения. / Физика твердого тела, 54 (5), 1012-1018.
[4]. Савиных, А. С., Гаркушин, Г. В., Разоренов, С. В. (2022). Влияние малых предварительных деформаций и начальной температуры на сопротивление высокоскоростному деформированию армко-железа в ударных волнах и волнах разрежения. / Журнал экспериментальной и теоретической физики, 161(6), 825-832.
[5].Kanel, G. I., Savinykh, A. S., Garkushin, G. V., Razorenov, S. V. (2020). Effects of temperature and strain on the resistance to high-rate deformation of copper in shock waves. / Journal of Applied Physics, 128(11).
[6]. Kanel, G. I. (2010). Spall fracture: methodological aspects, mechanisms and governing factors. / International journal of fracture, 163, 173-191.
[7]. Канель, Г. И., Савиных, А. С., Гаркушин, Г. В., Разоренов, С. В. (2015). Динамическая прочность расплавов олова и свинца. / Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики, 102(8), 615-619.
[8]. Савиных, А. С., Канель, Г. И., Разоренов, С. В. (2007). Влияние структурного состояния графита на параметры и кинетику превращения в алмаз при ударном сжатии. / Физика твердого тела, 49 (11), 2083-2087.
[9]. Bezruchko, G. S., Razorenov, S. V., Kanel, G. I., & Fortov, V. E. Influence of temperature upon the α→ ω transition in titanium. / In AIP Conference Proceedings. Vol. 845, No. 1, pp. 192-195.
[10]. Савиных A.С., Mandel K., Разоренов С.В., Kruger L. (2018). Влияние содержания кобальта на прочностные свойства керамики на основе карбида вольфрама при динамических нагрузках. / Журнал технической физики, 88(3), 368-373.
[11]. Kanel, G. I., Nellis, W. J., Savinykh, A. S., Razorenov, S. V., Rajendran, A. M. (2009). Response of seven crystallographic orientations of sapphire crystals to shock stresses of 16–86 GPa. / Journal of Applied Physics, 106(4).
[12]. Kanel, G. I., Bogatch, A. A., Razorenov, S. V., Chen, Z. (2002). Transformation of shock compression pulses in glass due to the failure wave phenomena. / Journal of Applied Physics, 92(9), 5045-5052.
[13]. Savinykh, A. S., Garkushin, G. V., Kanel, G. I., Razorenov, S. V. (2017). Method of measurement of the dynamic strength of concrete under explosive loading. / International Journal of Fracture, 209, 109-115.
[14]. Savinykh, A. S., Garkushin, G. V., Kanel, G. I., & Razorenov, S. V. (2019). Compressive and tensile strength of steel fibrous reinforced concrete under explosive loading. / International Journal of Fracture, 215, 129-138.
[15]. Черепанов И.А., Савиных А.С., Гаркушин Г.В., Разоренов С.В. (2023) Откольная прочность поликарбоната при температурах 20−185oC. / Журнал технической физики, 93 (5), 666-672.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ

1. Генерация плоских ударных волн с помощью взрывных устройств или пневматической пушки калибром 50 мм. Параметры экспериментов:

  • интенсивность импульсов сжатия 50 Мпа до 100 ГПа
  • длительность импульсов 10-5 – 10-8 с.
  • температура от -196oС до 700oС

2. Непрерывная регистрация кинематических параметров в ударно-сжатых образцах с помощью лазерного допплеровского измерителя скорости с временным разрешением 1 нс и пространственным разрешением 0.1 мм

КНИЖНЫЕ ИЗДАНИЯ ЛАБОРАТОРИИ

[1] Канель, Г. И., Разоренов, С. В., Уткин, А. В., Фортов, В. Е. (1996). Ударно-волновые явления в конденсированных средах. М.: Янус-К, 408, 11.
[2] Kanel, G. I., Razorenov, S. V., Fortov, V. E. (2004). Shock-wave phenomena and the properties of condensed matter. Springer Science & Business Media.
[3] Antoun, T., Seaman, L., Curran, D. R., Kanel, G. I., Razorenov, S. V., Utkin, A. V. (2006). Spall fracture. Springer Science and Business Media.
[4] Канель, Г. И., Разоренов, С. В., Уткин, А. В., & Фортов, В. Е. (2008). Экспериментальные профили ударных волн в конденсированных веществах.
[5] Канель, Г. И. (2018). Ударные волны в физике твердого тела. М.: Физматлит.