Лаборатория 09 «Нелинейная физика и механика материалов»

Руководитель подразделения: 

Разрабатываемые научные направления: Границы зерен в поликристаллах. В свойствах объемных ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов и в особенности их сверхпластической деформации ключевую роль играют границы зерен. В институте ведутся теоретические исследования структуры и свойств границ и тройных стыков зерен, их взаимодействия с дефектами решетки, механизмов и кинетики происходящих в границах зерен процессов – диффузии, проскальзывания и миграции. Методом молекулярной динамики проводятся исследования атомной структуры и диффузионных свойств равновесных и неравновесных границ зерен. Ожидаемые в этом направлении результаты позволят понять фундаментальные отличия структуры и свойств границ зерен в обычных и наноструктурных металлах и механизмы пластической деформации наноматериалов..
Руководитель направления: д.ф.-м.н. А.А. Назаров
 
Нелинейные явления в твердых телах
Отклик кристаллических тел на интенсивные внешние воздействия существенно нелинеен, поэтому его теоретическое изучение требует использования особых методов, интенсивно разрабатываемых в последние десятилетия. К таковым можно отнести теорию солитонов в дискретных системах, теорию сильно нелинейных колебаний решетки, теорию самоорганизации в системах, далеких от термодинамического равновесия и ряд других подходов. С применением этих методов в лаборатории исследуются следующие явления: нелинейные локализованные колебательные моды в кристаллах; дискретные модели без потенциала Пайерлса-Набарро, в которых топологические дефекты типа дислокаций могут быть ускорены сколь угодно слабым внешним воздействием; взаимодействие волн солитонного типа в системах, близких к интегрируемым; механизмы термализации дискретных систем, то есть их перехода к термодинамическому равновесию из состояния, далекого от него. Решение этих задач приведет к более глубокому пониманию механизмов диссипации энергии внешнего воздействия и эволюции дефектных структур кристаллической решетки.
Руководитель направления: д.ф.-м.н. С.В. Дмитриев
 
Многомасштабное моделирование процессов получения и свойств наноструктурных материалов
Процессы, протекающие в металлах и сплавах при их пластической деформации, структура и свойства наноматериалов моделируются на разных иерархических уровнях: на основе первопринципных методов изучается электронная структура; методом молекулярной динамики проводятся атомистические расчеты; на основе дискретной дислокационной динамики изучаются формирование дислокационных субструктур и механизмы деформации; рассматриваются механизмы пластической деформации, действующие на уровне отдельных зерен и их комплексов на основе модели пластичности кристаллов и разрабатываемых физических моделей. С помощью этих методов изучаются структура и кинетические свойства неравновесных границ зерен; разрабатывается структурная модель границ зерен в объемных наноматериалах, модели сверхпластической деформации металлов и сплавов. Строятся физические и феноменологические модели механического измельчения зерен. Там, где это представляется возможным, информация, полученная на низком иерархическом уровне, переносится на более высокий уровень путем формулирования определенных феноменологических соотношений. Результаты проводимых исследований направлены на более глубокое понимание природы и механизмов пластической деформации и вносят вклад в развитие методов наноструктурирования металлических материалов.
Руководители направления: д.ф.-м.н. С.В. Дмитриев, д.ф.-м.н. А.А. Назаров, д.т.н. Ф.З. Утяшев