Работы автора

В рамках данного исследования проведен детальный анализ волновых процессов в двумерной структуре черного фосфорена под воздействием непрерывного продольного сжатия. Это сжатие осуществлялось строго в двух кристаллографических ориентациях фосфорена - либо в направлении “зигзаг”, либо в направлении “кресла”. Сложная атомная геометрия фосфорена, значительно отличающаяся от структуры графена, вносит дополнительные особенности в динамику распространения волн, возникающих в материале в результате сжатия. Для моделирования динамических явлений были применены методы молекулярной динамики. Процесс возбуждения акустических и ударных волн был инициирован с помощью сжимающего поршня, движущегося с постоянной заданной скоростью. В ходе исследования был проведен детальный анализ распространения волнового фронта на атомном уровне. В рамках этого анализа были изучены колебания атомов, проходящих через волны, и изменения энергетических параметров атомов и волны в зависимости от скорости движения поршня. Полученные результаты вносят вклад в понимание нелинейных волновых процессов в двумерных материалах и расширяют представления о поведении волн в сложных геометрических кристаллических структурах. Это исследование помогает получить более глубокое понимание механизмов распространения и эволюции ударных и акустических волн в таких материалах, как фосфорен, и имеет важное значение для разработки новых наноматериалов и технологий. Полученные результаты расширяют наше понимание динамики материалов на атомном уровне и могут найти практическое применение в области нанотехнологий и разработке новых материалов с улучшенными свойствами.

В последнее время ведутся интенсивные исследования по залечиванию усталостных трещин путём пропускания импульсов электрического тока высокой плотности. При этом возникает задача определения на сколько укоротилась трещина за счёт оплавления материала в вершине трещины, вызванного джоулевым разогревом. Сложность решения этой задачи состоит в том, что после частичного заваривания трещины непросто определить местоположение вершины трещины с использованием оптического микроскопа. Определение точного местоположения вершины трещины также затруднено для образцов с загрязненной или корродированной поверхностью. В данной работе предложен подход к оценке длины трещины в образцах на усталостное нагружение, основанный на решении задачи теории упругости в двумерной постановке. Методом конечных элементов решена задача определения раскрытия трещины при нагружении консольно закреплённых образцов изгибающей нагрузкой в упругой области. Рассчитаны максимальные напряжения Мизеса в образце при нагружении единичной изгибающей силой. Величину раскрытия трещины можно измерить с помощью оптического измерительного микроскопа и по результатам расчёта определить длину трещины. Для тестирования предложенного подхода проведены экспериментальные исследования на полосках из титанового сплава ВТ6 с зеркально полированной поверхностью, которая позволила измерить длину усталостной трещины с помощью оптического микроскопа. Было получено три образца с трещинами разной длины, для которых проведены испытания на изгиб с измерением величины раскрытия трещины с помощью оптического микроскопа. Кроме того, длина трещины определялась из конечно-элементного расчёта, связывающего длину трещины с величиной её раскрытия при заданной нагрузке. Экспериментальные результаты хорошо согласуются с результатами моделирования.