13 ноября 2023 года в 15-00 - Семинар по механике (гибридный формат)

Конференц-зал ИПМаш РАН + Подключиться к конференции Zoom

https://us02web.zoom.us/j/83780271807?pwd=anJoalgx...

Идентификатор конференции: 837 8027 1807

Код доступа: 300168

Хантулева Татьяна Александровна

Профессор кафедры физической механики СПбГУ

ФОРМИРОВАНИЕ МЕЗОСКОПИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Экспериментальные исследования ударно-волновых процессов в конденсированных средах показали, что высокоскоростная деформация среды индуцирует в ней процессы структурообразования на промежуточных между макро и микро масштабных уровнях, которые не позволяют локализовать связь между силой и вызываемым ею откликом и принципиально отличают их от медленных квазистационарных процессов.

На основе полученных в неравновесной статистической механике нелокальных уравнений с памятью и методов кибернетической физики разработан новый подход к описанию процессов вдали от локального равновесия, который позволяет использовать динамику пространственно-временных корреляций как основу самоорганизации турбулентных структур на мезоскопических масштабах. Построенная нелокальная модель динамики пространственно-временных корреляций описывает асимметричное распределение пространственных корреляций на конечных интервалах времени, параметры которого определяются первыми моментами неравновесных корреляционных функций. Показано, что дисперсия такого распределения корреляций по пространству и времени характеризует пространственно-временные масштабы динамической структуры среды, реализующей перенос массы, импульса и энергии и позволяет трактовать движение в среде на мезомасштабах как турбулентное.

Использование методов теории управления адаптивными системами позволило описать эволюцию физической системы вдали от термодинамического равновесия и эволюцию динамической структуры ее элементов как замкнутый контур управления с обратной связью между ними. Такой подход дает возможность предсказать изменение макроскопических свойств системы со временем в зависимости от условий внешнего воздействия.

С помощью такого подхода решена задача о распространении плоской индуцированной ударом волны в конденсированной среде.Полученное приближенное решение адекватно описывает как экспериментально наблюдаемые волновые формы, так и их эволюцию при распространении по металлической мишени. Целевая функция эволюции волновой формы при ее распространении определяется работой деформации, совершаемой ударом без разделения ее на обратимую и необратимую части.

Когда удар разрушает корреляции, изначально существующие в твердом материале, энтропия возрастает. За счет дисперсии индуцированной волны на неоднородностях среды формируются волновые пакеты, переносящие массу и импульс и делающие материал пластичным. Их взаимодействие приводит к выравниванию скоростей и частичному восстановлению исходного состояния материала. При высоких скоростях переноса движение пакетов внутри волновой формы становится турбулентным. Уменьшение диссипации за счет самоорганизации структуры в ударно-деформируемой конденсированной среде и создания новой информации при переходе к турбулентности уменьшает производство энтропии внутри волновой формы. Траектория эволюции системы спускается по поверхности производства энтропии в волновой форме и определяет будущие состояния системы.

Попадание траектории в энтропийную яму полностью соответствует захвату частицы потенциальной ямой в квантовой механике. Решение задачи на спектр размеров структур в энтропийной яме определяется формой импульса с учетом скорости деформации при нагружении, длительности импульса и характером разгрузки.