Развиты новые подходы к тестированию динамических прочностных свойств, базирующихся на новых критериях разрушения и пластического деформирования. Применяются классические схемы нагружения, из которых определяются параметры для новых методов тестирования. Развитые методы закладывают основу для разработки новых инженерных стандартов в области оценки длин прочности и трещиностойкости конструкционных материалов.

1. Испытания ударным тестом. Разработана новая методика определения динамического предела текучести на основе структурно-временного подхода, альтернативный классическому методу Тейлора.

Классическим методом Тейлора можно вычислить значение динамического предела текучести и скорости пластической деформации. Несмотря на то, что полученная таким образом величина предела текучести (хотя и является некоторым усреднением за весь процесс пластического деформирования для каждого сечения) дает вполне неплохое количественное выражение, подсчет скорости деформирования носит лишь качественный характер.

В результате проведения теста по методике, предложенной научного-исследовательским коллективом под руководством акад. Ю.В.Петрова, получена временная зависимость предела текучести. Экстраполяция на статическую ветвь (полученную экспериментально в статическом испытании) этой зависимости позволяет определить параметры структурно-временного подхода и , которые можно считать характеристикой материала и прогнозировать его поведение при произвольном ударном воздействии.

Проведены испытания образцов алюминия и меди М1 с соотношением диаметра к длине 1/3–1/5. Получены временные зависимости предела текучести (Рис. А6), позволяющие прогнозировать поведение материалов при ударном нагружении. Для меди выявлен эффект зависимости результатов от длины образца (Рис. А7), который объясняется в рамках новой структурно-временной модели динамического пластического деформирования материалов.

Рисунок А6. Результат обработки новой методикой данных испытаний образцов меди М1 различной длины.

Рисунок А7. Данные испытаний образцов меди М1 различной длины.

2. Модифицированная установка Гопкинсона-Кольского (SHPB). Собрана установка для исследования материалов при скоростях деформации 10²–10³ с⁻¹ (Рис. Д1–Д2), которая позволяет проводить уникальные эксперименты ввиду возможности регистрации волны разгрузки в стандартных статических испытаниях на разрыв. 

Рисунок Д1. Общий вид установки по динамическому нагружению образцов методом Гопкинсона-Кольского.

Рисунок Д2. Общий вид газовой пушки для создания ударного нагружения и устройства по статическому натяжению стержней.

Особенности:

- Комбинированное нагружение (статическое + динамическое)
- Полномостовая схема тензодатчиков с коэффициентом усиления 2.6
- Автоматизированный сбор данных с валидацией результатов

Проведены тестовые испытания на алюминии, меди, магния и его сплавов подтвердившие работоспособность методики (Рис. Д3–Д5).

Возможности для инженерной практики:

Прогноз поведения материалов в экстремальных условиях
Оптимизация конструкций ударного нагружения
Сокращение затрат на испытания за счет универсальной методики
Прогнозирование и обработка результатов с помощью структурно-временного подхода, который позволяет получать данные за пределами испытуемых диапазонов.

Рисунок Д3. Общий вид монтажа тензорезисторов на стержень.

Рисунок Д4. Регистрация сигналов с нагружающего и опорного стержней при отсутствии образца.

Рисунок Д5. Регистрация сигналов с нагружающего и опорного стержней при наличии образца из алюминия.

Документация: Р.В. Лукашов, А.А. Груздков, Г.А. Волков, Е.С. Остропико, Н.А. Казаринов, Р.Р. Валиев, Ю.В. Петров. Сравнительное исследование динамического предела текучести крупнозернистого и мелкозернистого медных сплавов M1 на основе нового подхода к испытанию ударом по наковальне // DOI: 10.55652/1683-805X_2025_28_5_5-19

Контакты: Заведующий лабораторией динамики экстремальных состояний и структурных переходов ИПМаш РАН, академик РАН Петров Юрий Викторович pyuv1@ipme.ru