Автомодельные закономерности эволюции структуры плоской волны напряжений 

М.А. Соковиков (Пермь)

Проведено исследование автомодельных закономерностей процесса деформирования конденсированных сред при высокоскоростном ударе. Для этого использовалась ранее разработанная теория, в которой методами статистической физики и термодинамики необратимых процессов изучается влияние микросдвигов на деформационные свойства конденсированных (твердых и жидких) сред. В качестве примера рассматривались алюминий, медь и вода.

В результате численного моделирования показано, что автомодельный характер поведения конденсированных сред при высокоскоростном ударе связан с тем, что, начиная с определенных скоростей соударения, их эффективные свойства начинают слабо зависеть от условий нагружения. Это является результатом множественных ориентационно - кинетических переходов в ансамблях микросдвигов, вследствие чего наблюдается резкое падение сопротивления среды сдвиговым нагрузкам, что обусловлено особенностями кинетики накопления микросдвигов, поведением их самоорганизованных ансамблей, результатом которого является асимптотический характер зависимости релаксационных свойств материала от скоростей деформирования, а значит, и скоростей соударения.

Наибольшая скорость роста параметра плотности микросдвигов достигается при резком изменении ориентационной моды микросдвигов (ориентационный переход). В результате изменяются эффективные макроскопические свойства среды. Причем, чем больше глубина проникания в область метастабильности (с повышением скорости деформаций), тем более высокие значения скорости роста плотности микросдвигов достигаются в процессе кинетического перехода. При достижении предельно возможной глубины проникания в область метастабильности значения скорости роста микросдвигов максимальны и практически не изменяются при увеличении скорости соударения. Другими словами, скорость генерации микросдвигов в условиях ориентационного перехода определяет деформационную динамику.

Автомодельная зависимость скорости деформаций от напряжений на фронте плоской ударной волне, имеющая четвертый порядок для широкого класса материалов, экспериментально обнаруженная D.E.Grady, связана с универсальностью реакций конденсированных сред при высоких скоростях деформирования, которая может быть объяснена адиабатическим подчинением скорости деформации деформационной кинетике.