Мы используем файлы cookie для обеспечения наилучшего взаимодействия с сайтом.
Лаборатория "Динамика и экстремальные характеристики перспективных наноструктурированных материалов" была создана в СПбГУ 30.06.2022 года под руководством профессора Ли Баоцяна при поддержке Правительства РФ (Постановление 220). в рамках Соглашения №075-15-2022-1114 о предоставлении из федерального бюджета грантов в форме субсидий в соответствии с пунктом 4 статьи 78.1 Бюджетного кодекса Российской Федерации.
Лаборатория занимается развитием различных направлений механики наноматериалов; разработкой научных принципов получения новых металлических объемных наноматериалов, в том числе со сверхвысокими механическими свойствами, а также их инновационным применением в конструкционной инженерии, электротехнике и медицине; исследованием различных новых материалов, их применении в современных направлениях промышленности и науки. Особое внимание в исследованиях Лаборатории уделяется междисциплинарности, исследовании актуальных задач на стыках разных направлений науки, включая исследования по механике наноматериалов, физике и материаловедению наноструктур, наноинженерии, биоинженерии и химии.
Лаборатория занимается развитием различных направлений механики наноматериалов; разработкой научных принципов получения новых металлических объемных наноматериалов, в том числе со сверхвысокими механическими свойствами, а также их инновационным применением в конструкционной инженерии, электротехнике и медицине; исследованием различных новых материалов, их применении в современных направлениях промышленности и науки. Особое внимание в исследованиях Лаборатории уделяется междисциплинарности, исследовании актуальных задач на стыках разных направлений науки, включая исследования по механике наноматериалов, физике и материаловедению наноструктур, наноинженерии, биоинженерии и химии.
Задачи проекта
- Выявление фундаментальных закономерностей процессов разрушения и структурных превращений в новых перспективных наноструктурированных материалах, в частности материалов, полученных с помощью комбинации методов интенсивной пластической деформации и термообработки, а также гидрогелях и покрытиях, на основе классических принципов механики сплошных сред и принципиально новых подходов к динамическому разрушению и структурным превращениям, учитывающих масштабные и структурно-временные характеристики поведения материалов.
- Постановка новых экспериментов и развитие имеющихся экспериментальных методов для изучения поведения инженерных и медицинских материалов, в том числе наноструктурированных материалов, нанокомпозитов и нанопокрытий при динамических нестационарных термомеханических воздействиях.
- Выработка рекомендаций по развитию имеющихся и созданию новых нормативов и стандартов для оценки несущей способности внедряемых в промышленность новых перспективных материалов при экстремальных режимах эксплуатации.
- Разработка фундаментальных основ для оптимизации технологических процессов и определения оптимальных методов целенаправленного получения физико-механических свойств перспективных наноструктурированных материалов.
- Повышение качества и привлекательности образовательной и исследовательской деятельности в области создания и механики новых перспективных материалов в Санкт-Петербургском государственном университете.
- Привлечение молодых ученых и студентов для передовых исследований и новых образовательных программ в области материаловедения, механики материалов и экстремальных состояний сплошных сред.
- Повышение международной репутации Санкт-Петербургского государственного университета, как основного центра российского образования и науки через взаимодействие с ведущими учеными в данной области, зарубежными научными центрами и опубликование результатов проекта в престижных международных и центральных академических журналах.
- Создание новой инновационной лаборатории по теме динамики и экстремальных характеристик перспективных наноструктурированных материалов, которая будет способна продолжать выполнение задач 1)-7) на передовом мировом уровне после завершения этапа 2022-2024 гг.
Научные результаты
- Открыта фундаментальная аналогия между разрывом линейного осциллятора и динамическим разрушением твердых тел, дающая возможность простой инженерной интерпретации сложных эффектов поведения сплошных сред в экстремальных состояниях при интенсивных термомеханических воздействиях. Выявлены ключевые эффекты динамического разрыва сред, в частности, задержка разрушения и увеличение предельных напряжений системы при высокоскоростном воздействии. Учет инерциальных свойств системы помогает уловить эти эффекты и, таким образом, ясно показать и объяснить неприменимость стандартных моделей прочности при рассмотрении экстремальных нагрузок. Показано, что линейный осциллятор является простым в использовании, но функциональным инструментом интерпретации сложных эффектов быстрого разрушения, допускающим «специальное» применение к различным случаям. Математическая модель калибруется по известным экспериментальным результатам по динамическому зарождению трещин в пластинах и отколу. Продемонстрировано, что модель показывает хорошие результаты, несмотря на ее простоту и силу сделанных допущений.
- На основе подхода инкубационного времени построена новая модель термического разупрочнения, связанного с релаксацией напряжений, т.е. уменьшением внутреннего сопротивления деформации при повышении объемной температуры. Пластическая деформация при экстремальных скоростных воздействиях часто сопровождается явным адиабатическим ростом температуры. Развита модель термического разупрочнения металлов, подвергающихся высокоскоростным нагрузкам. Новый подход учитывает чувствительность к скорости деформации как проявление временной чувствительности материалов. Проведен всесторонний анализ разработанной релаксационной модели пластичности (RP-модель) и показано, что эта модель может быть получена на основе уравнения зависящей от времени поверхности текучести с использованием концепции инкубационного времени. На основе экспериментальных данных для стали HSLA-65, композита на основе вольфрама 93W-4.9Ni-2.1Fe и титанового сплава Ti-6Al-4V описательные возможности разработанной RP-модели сравниваются с другими определяющими моделями (феноменологическими и основанными на микромеханизмах), а также моделью искусственных нейронных сетей (ANN).
Образование и переподготовка кадров:
Защищены 4 диссертации на соискание ученой степени кандидата наук и 1 диссертация на соискание ученой степени доктора наук.Сотрудничество:
ООО «НаноМет» (Россия)Сайт: https://nanomaterials.spbu.ru/ru/
Контактное лицо: Ли Баоцян, профессор, заведующий лабораторией
Адрес: Старый Петергоф, Университетский пр., д. 28, математико-механический факультет, к. 3240, к.3224.
E-mail: st008007@spbu.ru
Контактное лицо: Ли Баоцян, профессор, заведующий лабораторией
Адрес: Старый Петергоф, Университетский пр., д. 28, математико-механический факультет, к. 3240, к.3224.
E-mail: st008007@spbu.ru
Похожие объекты инновационно-технологической инфраструктуры
