Лаборатории - Отдел механики деформируемого твердого тела

Историческая справка:

Организатором и первым руководителем лаборатории был профессор, доктор технических наук Петров Петр Анисимович. Основной состав лаборатории формировался из выпускников физико-технического и механикоматематического факультетов. В свое время заведующими лаборатори-ей были Хорев И.Е., Бельский В.В., Корнеев А.И., Белов Н.Н. Более 25 лет лабораторией руководит доктор физ.-мат. наук Глазырин В.П. Длительное время научным руководителем лаборатории была профессор, доктор физ.-мат. наук Платова Т.М. Большой объём экспериментальных результатов был получен группами под руководством Буланцева Г.М., Толкачева В.Ф., Коняева А.А. и Захарова В.М. В направлении создания средств математического моделирования процессов высокоскоростного взаимодействия твердых тел плодотворно работали группы Корнеева А.И., Хорева И.Е., Трушкова В.Г., Глазырина В.П., Герасимова А.В., Белова Н.Н. Разработка уравнений состояния твердых тел при высоких гидростатических давлениях проводилась под руководством доцента Жданова В.В. и ст.н.с. Жукова А.В. В лаборатории было подготовлено и защищено 14 докторских и 35 кандидатских диссертаций. Докторские диссертации защитили Корнеев А.И., Хорев И.Е., Белов Н.Н., Герасимов А.В., Трушков В.Г., Югов Н.Т., Толкачев В.Ф., Хабибулин М.В., Барашков В.Н., Глазырин В.П., Афанасьева С.А., Горельский В.А. Постоянную и своевременную поддержку лаборатории оказывают академики РАН Аннин Б.Д., Фортов В.Е. и член-корреспондент РАН Канель Г.И. В настоящее время в лаборатории на постоянной основе работают два доктора наук и четыре кандидата наук.

Направление исследований
Теоретические и экспериментальные исследования процессов высокоскоростного взаимодействия твердых тел. Разработка моделей, методов и программ расчета для математического моделирования и проведения численных исследований по выяснению механизмов и основных закономерностей процессов деформирования и разрушения неоднородных материалов и конструкций при ударном и взрывном нагружении в широком диапазоне начальных условий.

Важнейшие результаты и публикации полученные в подразделении за все время 

• В лаборатории  решаются  задачи разрушения, где на фрагментацию твердых тел при высокоинтенсивном динамическом нагружении определяющее влияние оказывает  наличие поврежденностей, обусловленных дефектами  структуры  исходного материала. В этом случае фрагментация является существенно вероятностным процессом. Это  задачи взрывного дробления осесимметричных оболочек,  ударного и взрывного нагружения элементов конструкций, пробития преград высокоскоростными ударниками. Поэтому созданная методика  решения задач фрагментации  позволит в наиболее полной, с физической точки зрения, трехмерной постановке адекватно воспроизводить процессы дробления твердых тел при действии взрывных и ударных нагрузок. Результаты по вероятностному дроблению твердых тел при взрывном нагружении будут соответствовать мировому уровню, а результаты по вероятностному дроблению твердых тел при ударном нагружении превосходить мировой уровень.
• В лаборатории осуществляется численное моделирование поведения перспективных материалов при интенсивных динамических нагрузках. Функционально градиентные пористые материалы позволяют осуществить изоэнтропический разогрев в технологических процессах, где неприемлем значительный ударноадиабатический нагрев обрабатываемого материала, рационально управлять энергией и трансформацией падающего ударного импульса. Они дают возможность использования различных вариантов распределений начальной пористости и физико-механических характеристик для создания защитных покрытий конструкций. Варьированием параметров функционально градиентных пористых слоев можно управлять процессами разрушения защищаемого объекта и ударника, повышая стойкость первого и усиливая откольные эффекты во втором. Уровень результатов, полученных по проблеме интенсивного динамического нагружения функционально градиентных материалов соответствует мировому уровню.
• В лаборатории проводится комплексное теоретико - экспериментальное исследование закономерностей процессов разрушения новых перспективных материалов (керамических, металлокомпозитных, пористых, слоистых, наноматериалов) и конструкций из них при ударном нагружении в диапазоне скоростей до 7 км/с в экстремальных условиях высоких скоростей нагружения, давлений и температур и сравнительный анализ эффективности перспективных композиционных материалов. 
• Сотрудниками лаборатории проводятся исследования, направленные на решение актуальной проблемы повышения эффективности защитных конструкций космических аппаратов от высокоэнергетических воздействий, таких как высокоскоростной удар, взрыв. Они включают теоретико-экспериментальное исследования  ударного взаимодействия естественных и техногенных осколков с различными видами защиты космических аппаратов. Экспериментальное и теоретическое  исследование стойкости  критичных элементов конструкции и противометеорной защиты космических аппаратов при ударном воздействии высокоскоростных тел. Численное исследование защитных свойств сеточных конструкций защитных экранов и рациональное проектирование их весовых характеристик. Выбор наиболее рациональных защитных конструкций по весовым и габаритным характеристикам. Итогом проведенных исследований является совершенствование компоновочных схем защитных конструкций, космической техники с использованием нетрадиционных конструкционных материалов комбинированного строения. Создание комплекса теоретических разработок для информационного обеспечения и научного обоснования перспективных технических решений и рекомендаций по постановке НИОКР, направленных на получение опытных образцов материалов и элементов конструкций современной авиационной и ракетно-космической техники, функционирующей в области  скоростей соударения вплоть до 20 км/с.
• На основе предложенного подхода для математического моделирования высокоскоростного деформирования сжимаемого пористого упруговязкопластического материала, учитывающего в явном виде образование отрывных и сдвиговых разрушений, разработана новая модификация численного метода применительно к решению многоконтактных задач удара и взрыва, в том числе глубокого внедрения ударников и сквозного пробития преград. Для случая плоской и осевой симметрии в двумерной постановке создан программный комплекс, позволяющий в интерактивном режиме подготавливать начальные данные, включая автоматическое разбиение расчетной области, осуществлять расчет в консольном режиме, а также проводить графическую и табличную обработку полученных результатов.
• Решена задача об ударном нагружении слоистоскрепленных и функциональноградиентных преград. Получено, что в случае нагружения градиентных преград компактным ударником быстрее всего снижение его скорости происходит при уменьшении сдвиговой прочности от лицевой до тыльной поверхности.
• На результатах расчетов напряженнодеформированного состояния осесимметричных цилиндрических ударников и ударников с оживальной головной частью показана возможность применения и перспективность использования разработанной методики компьютерного моделирования к решению задач о пробитии преград крупногабаритными ударниками, наполненными ВВ или слабопрочным наполнителем.
• При моделировании процесса взаимодействия сферических резиновых ударников с тонкими преградами обнаружено наличие затухающих гармонических колебаний линейных размеров ударников. Установлено, что при взаимодействии с тонкой медной преградой снижение скорости центра масс ударника имеет гиперболический характер, а при внедрении в парафиновую преграду с резиновой подложкой – характер, близкий к линейному.
• На основе анализа результатов расчетов установлено, что при дозвуковой скорости взаимодействия за счет изменения компоновки и формы удлиненного оболочечного ударника можно существенно, в некоторых случаях до 80%, увеличить его пробивное действие. В качестве материала сердечника ударника рассмотрены сталь, вольфрам, уран и сплав ВК–8. Расчетным путем установлено существование точки инверсии пробивного действия ударников с оживальной и затупленной головными частями в зависимости от величины начальной скорости взаимодействия и предела текучести материала преграды.
• Предложенный подход и разработанные на его основе средства математического моделирования позволили проследить по времени динамику деформирования и разрушения льда при ударе и взрыве. Полученные результаты моделирования процесса внедрения компактных ударников в лед по глубине и форме кратера качественно согласуются с  экспериментом. Установлено, что увеличение массы заряда ВВ в воде подо льдом приводит к образованию на начальной стадии процесса двух очагов разрушения, которые затем сливаются в один. Увеличение заглубления в воду заряда ВВ приводит к значительному снижению степени разрушения ледовой пластины и снижению по гиперболической зависимости максимального давления во льду и скорости свободной поверхности льда. 

Значимые награды, премии и иные признания полученные сотрудниками подразделений (госпремии, медали т. д.).

1. Лауреаты конкурса Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры (2008).

2. Премия НИИПММ ТГУ им. А.Д. Колмакова (2009). Глазырин В.П., Орлов Ю.Н., Орлов М.Ю.

3. Медаль Федерации космонавтики СССР имени академика М.К. Янгеля (1993) – Глазырин В.П.

4. Медаль Федерации космонавтики России имени Ю.А. Гагарина (2009) - Глазырин В.П.

5. Медаль Федерации космонавтики России имени Ю.А. Гагарина (2010) – Орлов Ю.Н.

6. Член DYMAT (European association for the promotion of research into the dynamic behaviour of materials and its applications) ( 2012)- Герасимов А.В.

7. Член редколлегии журнала «Проблемы прочности и пластичности» (2015) - Герасимов А.В.

8. Премия им. П.П. Куфарева (1985,1995) - Герасимов А.В., Барашков В.Н.

9. Премия им.  А.Д. Колмакова  (1998) - Герасимов А.В.

10. Премия ТГУ за лучшую научную работу по математике, механике, информатике (2002) - Герасимов А.В., Люкшин Б.А.

11.  Медаль “За заслуги перед  Томским государственным университетом“(2003) - Герасимов А.В.

12. Медаль им. Циолковского Федерации Космонавтики Россиинагражден (2008) - Герасимов А.В.