ЧЕЛЯБИНСКИЙ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Extraction of required information from atomic configurations is crucial for efficient use of molecular dynamics (MD) simulations, and automating this process allows the collection of statistical data to develop and validate physical models and data-driven approaches. Here we update the previously developed pore searching algorithm to automatically detect the events of void nucleation, collapse and coalescence by comparing pairs of atomic configurations. We calculate an intersection matrix, which shows common regions between voids of current and previous time frames, and analysis of this intersection matrix gives a numerical criterion for determination of the considered events. The updated algorithm is verified in the case of small MD system and further used to analyze a large MD system with many hundreds of voids. The predominance of void collapse is confirmed in the case of uniform triaxial tension of solid aluminum, while void coalescence instead of collapse is detected in the case of a more complex loading with axial compression and lateral tension. This dependence of the predominant mechanism on the loading path correlates with previous finite element analysis in the literature. Another interesting finding is a continuing nucleation and collapse of voids far beyond the fracture beginning at a level of negative pressure much lower than the spall strength, which can be attributed to a developed defect structure of material produced by plastic growth of voids.

A simple method is proposed to estimate the dynamic yield stress of materials using modified Taylor tests for high-velocity impact of profiled cylinders with a reduced diameter of the head part. Assuming the uniformity of deformations and stresses in the head part, formulas are derived for estimating the yield stress and strain rate from the change in the length of the reduced head part, as well as the mass of the sample and the impact velocity. This estimation is verified by comparison with the results of numerical calculations by the SPH method based on the dislocation plasticity model parameterized for cold-rolled oxygen-free copper. It is shown that the stopping time of the sample and the strain rate are reproduced with good accuracy, and the shear strength estimate gives an error that increases with the impact velocity. At velocities that do not lead to deformation of a wide part of the sample (up to 90 m/s in the case under consideration), the error increases linearly up to 30%, which can be taken into account by a correction factor. The proposed estimate, taking into account the correction factor, was applied to analyze the results of previous experiments; the obtained values correspond to the literature data on the rate dependence of the shear strength.

Впервые в просвечивающем электронном микроскопе при нагреве и охлаждении продемонстрирован обратимый эффект памяти формы в композитных аморфнокристаллических образцах Ti2NiCu при одновременном наблюдении эволюции структуры мартенситных двойников и изменения формы. Исследования проведены на очень тонких образцах клиновидной формы с переменной толщиной от 200 до 20 нм, изготовленных в виде композитного биметаллического наноактюатора c использованием оригинальной методики локального травления и полировки на установке с фокусируемым ионным пучком.

Исследуется задача равновесия пластины под действием внешних сил. Предполагается, что пластина содержит плоское жёсткое включение. Вдоль части жёсткого включения расположена сквозная трещина. На трещине задаются нелинейные краевые условия типа неравенств, которые описывают взаимное непроникание берегов трещины. Задача ставится в виде вариационного неравенства. В предположении достаточной гладкости решения предложена дифференциальная постановка задачи. Обоснована эквивалентность двух постановок: дифференциальной и вариационной. Также рассмотрена контактная задача для упругой пластины с плоским жёстким включением. Приведены дифференциальная и вариационная формулировки задачи, доказаны существование и единственность решения задачи.

Исследование направлено на разработку макроскопической континуальной модели динамической деформации пористых металлов на основе применения искусственных нейронных сетей. Для обучения ИНС используются наборы данных, полученные моделированием сжатия представительных объёмов пористой среды методом гидродинамики сглаженных частиц на основе ранее параметризованной для меди модели дислокационной пластичности. Такое моделирование применяется как для набора обучающих данных, так и для исследования физики деформации пористой меди с порами микрометрового и миллиметрового масштаба.