Лаборатория компьютерного конструи...

Лаборатория компьютерного конструирования материалов

Руководитель

Шилько Евгений Викторович

доктор физико-математических наук,
Email: shilko@ispms.ru
Тел.: (382-2) 28-69-71

Актуальные направления исследований и разработок

Краткая историческая справка о подразделении

Лаборатория компьютерного конструирования материалов (ЛККМ) была сформирована 20 апреля 1998 года на базе лаборатории автоматизации, созданной приказом по Институту 9 декабря 1985 года. Первоначально в штате ЛККМ работали 10 человек. В настоящее время в штат Лаборатории составляет 20 человек, из них 9 докторов наук. На протяжении всего времени заведующим Лабораторией является член-корреспондент РАН Псахье С.Г.

В лаборатории компьютерного конструирования материала в течение более 30 лет на основе дискретных и совмещенных дискретно-континуальных подходов успешно исследуются свойства и поведение материалов на различных масштабных уровнях в условиях внешних воздействий.

Так, в рамках крупного соглашения с министерством образования и науки РФ проведены компьютерные исследования поведения газов в нанопористых материалах. Результаты этих исследований необходимы для разработки нового поколения высокочувствительных газовых сенсоров, которые будут использованы для выявления сверхмалых концентраций различных соединений при анализе химического состава веществ, а также для ранней диагностики опасных заболеваний по анализу выдыхаемого воздуха пациентом. В течение последних лет лаборатория успешно выполняет задания гос. корпорации "Росатом" по моделированию первичной радиационной повреждаемости металлов и сплавов при облучении, что является важным этапом разработки конструкционных материалов нового поколения для атомной энергетики.

Около двадцати лет назад в лаборатории был разработан новый метод компьютерного моделирования деформационного поведения материалов на различных пространственных масштабах (от размера зерен поликристаллов до геологического) в основе которого лежит положение о дискретности внутреннего строения материала - метод подвижных клеточных автоматов (MCA). Этот метод является объединением и дальнейшим развитием двух известных методов: метода частиц и метода клеточных автоматов. Применение этого метода позволило получить ряд важных научных результатов, имеющих важное практическое значение. Среди них можно отметить многоуровневое компьютерное изучение влияния особенностей структуры пористых керамических материалов на их механические свойства и режим разрушения. Необходимость таких исследований обусловлена высокой востребованностью керамических материалов в ведущих отраслях экономики, в частности, в медицине в качестве разнообразных биосовместимых имплантатов нового поколения.

Применение численных методов дискретного подхода позволило выявить фундаментально важные особенности поведения материалов при динамических воздействиях. В частности, установлено, что в таких условиях в твердых телах возникают коллективные упругие движения ротационного типа, получившие название упругих вихрей. Ключевой особенностью упругих вихрей являются высокие сдвиговые напряжения, вследствие чего движущийся упругий вихрь в твердом теле способен инициировать пластические деформации или рост трещин на различных пространственных масштабах от атомного до масштаба участков разломных зон в земной коре. Актуальность исследований в этом направлении обусловлена перспективами использования полученных закономерностей при решении комплекса проблем управления динамическими механическими свойствами перспективных материалов.

Высокие компетенции коллектива лаборатории в области многоуровневого моделирования и успешный опыт научно-технического сотрудничества с российскими и зарубежными научными центрами и R&D подразделениями крупных концернов позволили разработать ряд специализированных программных продуктов научного и инженерного назначений. Среди них ключевыми являются:

- инженерный программный комплекс "MCA Friction Test" для изучения процессов трения и износа в трибосопряжениях из композитных материалов с многомасштабным армированием (совместная разработка с автомобильным подразделением концерна BOSCH);

- программный комплекс для многоуровневого дискретно-континуального динамического моделирования процессов деформирования и разрушения материалов и виртуального тестирования элементов конструкций (совместная разработка с ведущей отечественной компанией-разработчиком инженерных программных продуктов Fidesys).

Области исследований, направления фундаментальных исследований

1. Многоуровневый подход к описанию и моделированию деформации и разрушения материалов и сред различной природы.

2. Развитие метода частиц для изучения закономерностей деформации и разрушения материалов и сред на разных масштабах от атомного до макроскопического.

3. Развитие дискретно-континуальных методов моделирования связанных процессов деформирования и массопереноса в многоуровневых проницаемых флюидонасыщенных материалах со сложными реологическими свойствами.

3. Изучение методами компьютерного моделирования на различных масштабах механического отклика конденсированных сред в условиях контактного взаимодействия (трение, индентирование, нанотрибология).

4. Моделирование технологических процессов обработки и синтеза новых материалов (в том числе, аддитивных технологий).

5. Неравновесная термодинамика, построение и исследование моделей механики для сложных сред.

6. Изучение первичной радиационной повреждаемости в металлах и сплавах.

Задачи, решаемые в рамках этих направлений

1. Развитие нового метода компьютерного моделирования материалов на основе дискретного подхода - метода подвижных клеточных автоматов (МСА).

2. Создание новых динамических моделей неупругого механического поведения (включая разрушение) материалов с многоуровневой структурой и разработка подхода к их реализации в рамках вычислительных методов частиц.

3. Теоретическое изучение деформации и разрушения сложных гетерогенных материалов и сред при механическом нагружении на основе метода МСА.

4. Исследование влияния особенностей структуры пористого пространства хрупких пористых сред на их деформационные и прочностные свойства.

5. Изучение контактного взаимодействия твердых тел (трение, индентирование, нанотрибология) методами компьютерного моделирования.

6. Численное исследование проблем биомеханической совместимости эндопротезов опорно-двигательного аппарата человека.

7. Определение методами компьютерного моделирования управляющих параметров, связанных с физико-механическими свойствами взаимодействующих материалов и условиями нагружения системы, обеспечивающих различные режимы трения.

8. Бионический компьютерный дизайн внутренней структуры поверхностных слоев металлокерамических композитов, направленный на достижение требуемых значений комплекса механических и триботехнических характеристик.

9. Построение моделей сложных сред методами неравновесной термодинамики.

10. Моделирование волновых и диффузионно-контролируемых процессов в твердых средах, содержащих внутренние границы раздела, на основе связанных моделей термоупругой диффузии.

11. Моделирование процессов синтеза и поверхностной обработки с участием экзотермических химических реакций (синтез горением) с учетом напряжений и деформаций, возникающих в зоне реакции.

12. Компьютерное изучение физико-химических явлений в неравновесных условиях поверхностной обработки материалов потоками ионов, электронов, плазмы, лазерным излучением.

13. Компьютерное моделирование технологических процессов сварки, резки наплавки с учетом сопутствующих физико-химических явлений для определения оптимальных технологических параметров.

14. Моделирование создания новых материалов и трехмерных объектов в комбинированных технологиях, включая технологии аддитивного формообразования, с учетом усадки и физико-химических стадий.

15. Разработка алгоритмов численного исследования связанных нелинейных задач физико-химической механики.

16. Разработка моделей и алгоритмов их численной реализации для описания физико-химических явлений в природных и биологических средах (сжигание газов, добыча сланцевого газа, течение биологических жидкостей в пористых биообъектах, эволюция порошкообразных сред; химические реакции в смесях порошков с плавящимися компонентами).

17. Разработка моделей активированного состояния и их приложение к описанию поведения материалов в условиях внешних воздействий.

18. Моделирование первичной радиационной повреждаемости в металлах и сплавах.

19. Компьютерное изучение фундаментальных закономерностей зарождения пластичности в металлах и сплавах при различных видах механического нагружения.

Лаборатория компьютерного конструирования материалов

Состав подразделения
Общая численность 18 человека, в том числе:
7 - докторов наук,
8 - кандидатов наук,
5 - молодых научных сотрудников (до 33 лет)

Список штатных сотрудников

1. Шилько Евгений Викторович, зав. лабораторией, г.н.с., д.ф.-м.н., shilko@ispms.ru

2. Зольников Константин Петрович, г.н.с., д.ф.-м.н., профессор, kost@ispms.ru

3. Смолин Алексей Юрьевич, г.н.с., д.ф.-м.н., профессор, asmolin@ispms.ru

4. Дмитриев Андрей Иванович, г.н.с., д.ф.-м.н., доцент, dmitr@ispms.ru

5. Гриняев Юрий Васильевич, в.н.с., д.ф.-м.н., grn@ispms.ru

6. Наумов Иван Иванович, в.н.с., д.ф.-м.н.

7. Коростелев Сергей Юрьевич, с.н.с., к.ф.-м.н., sergeyk@ispms.ru

8. Димаки Андрей Викторович, с.н.с., д.ф.-м.н., dav@ispms.ru

9. Крыжевич Дмитрий Сергеевич, н.с., kryzhev@ispms.ru

10. Корчуганов Александр Вячеславович, н.с., avkor@ispms.ru

11. Никонов Антон Юрьевич, н.с., anickonoff@ispms.ru

12. Еремина Галина Максимовна, н.с., anikeeva@ispms.ru

13. Григорьев Александр Сергеевич, м.н.с., grigoriev@ispms.ru

14. Костина Светлана Ивановна, инженер, kostina@ispms.ru

Важнейшие научные результаты

1. Зарождение пластической деформации в кристаллических материалах при деформации начинается с характерных локальных структурных изменений (протодефектов), конденсация которых ведет к формированию дефектов упаковки, дислокаций, микродвойников и других "традиционных" дефектов структуры.

2. Численным моделированием на атомном масштабе установлена возможная причина проявления полимерными нанокомпозитами низкофрикционных свойств. Показано, что формируемая в условиях трения тонкая трибопленка на поверхности композита из частиц диоксида кремния, находящихся в аморфноподобном состоянии способна демонстрировать низкие значения напряжений сопротивлению относительному проскальзыванию.

3. В рамках континуального подхода получена динамическая система уравнений, которая позволяет описать деформационное поведение двухфазных материалов, одна фаза является твердой, вторая жидкой (вязкотекучей). На основе полученных уравнений проанализированы явление ползучести таких материалов, а также зависимость диаграмм «напряжение - деформация» от скорости нагружения.

6. Обобщены условия образования и закономерности развития фундаментального механизма динамического перераспределения упругой энергии в твердых телах - упругих вихрей. Показано, что упругие вихри способны инициировать локальные необратимые сдвиговые деформации (в том числе локальные развороты структурных элементов материала) и/или трещины сдвигового типа в высоконапряженных областях материала. Введено понятие коллективного упругого вихревого движения в твердом теле (упругого вихря) как самостоятельного динамического ротационного механизма перераспределения упругой энергии, деформирования и разрушения на различных пространственных масштабах от атомного до макроскопического.

7. Впервые показано, что ключевой механической характеристикой, определяющей условия и динамику распространения трещин в хрупких материалах, является время зарождения и объединения несплошностей на более низких (в сравнении с масштабом трещины) пространственных масштабах. Установлен характер связи этого динамического материального параметра с особенностями структуры и статическими механическими свойствами материала. Предложен физически обоснованный критерий разделения спектра пространственных размеров в твердом теле на масштабные/структурные уровни.

8. Исследованы особенности структурообразования плазменного двухкомпонентного кристалла. Показано, что система сферических заряженных частиц двух сортов, находящихся в плазме, имеет тенденцию к образованию оболочечной структуры. Каждая из оболочек содержит частицы одного сорта. Изучено поведение плазменно-пылевой системы в условиях невесомости и в лабораторных условиях.

9. Изучены особенности первичной радиационной повреждаемости полукристаллических материалов. Показано, что границы зерен аккумулируют в своей области значительную долю радиационных дефектов и препятствуют распространению каскадов атомных смещений.

10. Исследована устойчивость фронта экзотермической реакции к малым одномерным и двумерным возмущениям в условиях одноосной деформации, плоского напряженного состояния и плоского деформированного состояния. Показано, что существуют условия, когда высокоскоростной режим (твердофазная детонация) более устойчив, чем низкоскоростной (медленное горение).

11. Предложены оригинальные модели селективного лазерного спекания двухкомпонентного сплава с учетом эволюции пористости, изменения оптических свойств с пористостью и наличия интервала температур плавления и электронно-лучевого сплавления для чистых металлов и смесей порошков, образующих интерметаллидные фазы с учетом усадки. Продемонстрировано важное отличие в термических циклах при создании материалов в этих технологиях. Обнаружено, что о физико-химических явлениях в аддитивных технологиях нельзя судить по описанию квазистационарного режима в ванне расплава и зоне термического влияния, как это делается по аналогии со сваркой в большинстве известных публикаций.

12. Предложена модель прямого электронно-лучевого осаждения металла с учетом эволюции пористости, толщины слоя (что приводит к формированию сложного рельефа поверхности), зависимости свойств от пористости. Показано, что наличие конкурирующих явлений приводит к неоднозначной зависимости рабочей температуры от технологических параметров.

13. В рамках модели импульсно-пучковой электронно-лучевой обработки поверхности никелида титана с кремниевым покрытием преимущественное образование новых фаз наблюдается со стороны подложки. Там же имеется экстремум в распределение концентрации тройного раствора. В случае покрытия с танталом преимущественное формирование новых фаз наблюдается в области покрытия. Это объясняется разной диффузионной подвижностью элементов. В любом случае образуются оксидные фазы, что связано с присутствием остаточного кислорода.

14. Предложена модель формирования трехслойного композита в условиях квазистатического нагружения, учитывающая сопряженный теплообмен со стенками реактора и плунжером, изменение размеров, связанное с уплотнением, и течение вещества (порошка). Разработан вычислительный алгоритм, позволяющий изучать процесс в динамике. Предложена модель поведения порошковой композиции с плавящимся компонентом в условиях синтеза под нагрузкой с учетом зависимости свойств от пористости, изменяющейся в процессе плавления и нагружения.

15. Предложена двухфазная модель подземного разложения сланцев под действием высокочастотного электрического поля, учитывающая стадийность разложения, изменение механизма нагрева с температурой и с накоплением продукта разложения, а также влияние давления продуктов в порах на течение флюида и массообмен.

Разработки

1. Разработана оригинальная методика многоуровневого компьютерного моделирования, позволяющая численно исследовать механическое поведение многокомпонентных нано-структур на различных масштабах, оставаясь в рамках единого формализма метода частиц.

2. Развита компьютерная модель локального пятна контакта трибоузла путем использования разномасштабной реализации метода частиц.

3. По заказу автомобильного подразделения концерна BOSCH создан программный комплекс "MCA Friction Test" для компьютерного моделирования методом частиц и анализа процессов трения и износа в трибосопряжениях из композитных материалов с многомасштабным армированием. Разработанный комплекс позволяет осуществлять моделирование в многопоточном режиме, в том числе на высокопроизводительных кластерных системах.

4. Совместно с ведущей отечественной компанией-разработчиком инженерных программных продуктов Fidesys разрабатывается программный комплекс для многоуровневого дискретно-континуального динамического моделирования методом частиц поведения узлов трибосопряжений и виртуального тестирования элементов сложных конструкций.

Проекты, гранты, договора

1. Грант РНФ № 18-19-00589 «Разработка физических принципов конструирования износостойких многослойных покрытий на основе нитридов переходных металлов с использованием многоуровневых компьютерных моделей и их экспериментальной валидации» (2018-2020 гг., руководитель Дмитриев А.И.)

2. Проект ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» Соглашение от 26 сентября 2017 г. № 14.607.21.0186 «Разработка и валидация программного комплекса для многоуровневого компьютерного моделирования методом частиц поведения узлов трибосопряжений в элементах конструкций на металлической и керамической основе с наноструктурными поверхностными слоями и покрытиями» (2017-2018гг. Руководитель - Дмитриев А.И.).

3. Грант РФФИ № 18-38-00323 «Исследование механизмов изнашивания упрочняющих наноструктурных покрытий в паре трения эндопротеза тазобедренного сустава и его влияния на механическое поведение системы «кость-эндопротез» на основе многоуровневого моделирования» (2018-2019 гг., руководитель Еремина Г.М.)

4. Грант РНФ №17-19-01425 «Изучение физических закономерностей синтеза композитных порошков на основе титана и его сплавов для модификации и формования электронно-лучевым сплавлением деталей, применяемых в авиакосмической отрасли» (2017-2019гг., руководитель - Князева А.Г.).

5. Грант РНФ №17-11-01232 «Нелинейные закономерности механического отклика контрастных гетерогенных материалов, обусловленные динамикой перераспределения «soft matter»» (2017-2019гг., руководитель - Шилько Е.В.).

6. Грант РФФИ №16-08-00120 «Исследование первичной радиационной повреждаемости и ползучести сплава железо-хром на основе молекулярно-динамического подхода» (2016-2018гг., руководитель - Зольников К.П.)

7. Грант РФФИ №17-308-50026 «Изучение особенностей первичной радиационной повреждаемости и атомных механизмов распухания в сплаве V-4Ti» (2017-2018гг., руководитель Зольников К.П.)

8. Грант РФФИ №16-01-00603 «Изучение взаимодействия концентрационных и механических волн в условиях электронно-лучевого воздействия» (2016-2018гг., руководитель - Князева А.Г.)

9. Грант РФФИ №15-01-06585 «Исследование формирования многокомпонентных наночастиц с кластерной структурой, синтезируемых высокоэнергетическим импульсным диспергированием». (2015-2017гг., руководитель - Псахье С.Г.).

10. Программа научных исследований Президиума РАН №13 «Теплофизика высоких плотностей энергии». Проект № 1.13.1 «Структурно-фазовые перестройки в приповерхностном слое металлов при воздействии высокоэнергетическими потоками». (2016-2017гг., руководитель - Псахье С.Г.).

11. Грант РФФИ № 14-08-91330 «Исследование влияния нано-наполнителей в трибопленках с целью снижения износа композитов на полимерной основе» (2014-2017гг., руководитель Дмитриев А.И.)

12. Проект ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» Соглашение от 11 ноября 2015 г. № 14.613.21.0049 «Решение задачи наноструктурирования высокотвердой керамической фазы в поверхностных слоях металлокерамических материалов, предназначенных для работы в условиях экстремальных термомеханических нагрузок, на основе компьютерного дизайна» (2015-2016гг. Руководитель - Шилько Е.В.).

13. Федеральная целевая программа. Субподрядный контракт между Министерством образования и науки РФ и НИ ТПУ. Проект: «Разработка технологии получения нанопористых материалов для анализа свойств газов в энергетике, химической промышленности и медицине». (2014-2016гг., руководитель - Зольников К.П.).

14. Грант РНФ №14-19-00718 «Вихревой механизм деформации и разрушения в наноматериалах на различных масштабных уровнях» (2014-2016гг., руководитель - Шилько Е.В.).

15. Грант РФФИ №13-01-00444 «Неупругие эффекты при взаимодействии диффузии в объеме и по границам зерен в негидростатически нагруженных материалах» (2013-2015гг., руководитель - Князева А.Г.)

16. Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № 2 «Вещество при высоких плотностях энергии». Проект №3 «Динамика структурных превращений в плазменно-пылевых системах при изменении конфигурации и величины удерживающего поля» (2013 -2014гг., руководитель Псахье С.Г.).

17. Программа фундаментальных исследований Президиума РАН № 24 «Фундаментальные основы технологии наноструктур и наноматериалов». Проект №21 «Разработка научных основ синтеза композитных наночастиц при высокоэнергетическом импульсном нагреве металлов» (2013 - 2014гг., руководитель - Псахье С.Г.).

18. Государственный контракт № Н.4х.44.90.13.1082 между Госкорпорацией «Росатом» и ОАО «ВНИИНМ». Проект: «Теоретические и моделирующие исследования различного вида дефектов (деформационных, термических и радиационных) и их влияния на микроструктуру и свойства ОЦК металлов. Исследования влияния облучения на дефектообразование, микроструктуру и свойства ОЦК металлов». (2013-2015гг., руководитель - Псахье С.Г.).

Важнейшие публикации

1. Shilko E.V., Dimaki A.V., Psakhie S.G. Strength of shear bands in fluid-saturated rocks: a nonlinear effect of competition between dilation and fluid flow // Scientific Reports. - 2018. - V.8 - P. 1428.

2. Dimaki A.V., Shilko E.V., Popov V.L., Psakhie S.G. Simulation of fracture using a mesh-dependent fracture criterion in a discrete element method // Facta Universitatis: Mechanical Engineering. - 2018. - V.16. - No.1. - P.41-50.

3. Dmitriev A.I., Nikonov A.Yu., Österle W. Molecular dynamics sliding simulations of amorphous Ni, Ni-P and nanocrystalline Ni films // Computational Materials Science.- 2017.- Vol. 129.- P. 231-238.

4. Kryukova O. N. , Knyazeva A. G. , Pogrebenkov V. M. , Kostikov K. S. , Sevostianov I. Effective thermal expansion coefficient of a sintered glass-eucryptite composite // Journal of Materials Science. 2017.- V. 52. - № 19. 11314-11325. - DOI 10.1007/s10853-017-1298-9

5. Knyazeva A.G., Kushch V.I., Remnev G.E., Ezhov V.V., Smolyanskiy E.A. TiN coating effect on the elastoplastic behaviour of Ti film for electron beam exit window // Vacuum. 2017.- V. 143. - P. 356-362 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042207X1730862X

6. Nazarenko N. N., Knyazeva A. G., Phase Formation in a Calcium Phosphate Coating Growing on a Zirconium Substrate with an Oxide Layer // Mathematical Models and Computer Simulations, 2017, Vol. 9, No. 5, pp. 613-622

7. Алигожина К.А., Князева А.Г. Моделирование распространения твердофазной реакции в условиях сопряженного теплообмена // Физика горения и взрыва. - 2017. - № 4. - С. 48-57 https://elibrary.ru/item.asp?id=29772334

8. Назаренко Н.Н., Князева А.Г. Фазообразование в кальций-фосфатном покрытии, растущем на циркониевой подложке с оксидным слоем // Математическое моделирование. - 2017. - Т.29 - № 2.- С. 79-90 https://elibrary.ru/item.asp?id=28912739

9. Князева А.Г., Маслов А.Л. Идентификация параметров модели термического разложения горючих сланцев // Химическая физика и мезоскопия. - 2017. - Т.19. - № 3. - С. 371-378 https://elibrary.ru/item.asp?id=30520080

10. Кахраманов Р.М., Князева А.Г., Рабинский Л.Н., Соляев Ю.О. О возможности применения квазистационарных решений для описания теплового состояния изделий, изготавливаемых методами послойного лазерного синтеза // Теплофизика высоких температур.- 2017. - Т. 55. - № 5. - С. 746-752 https://elibrary.ru/item.asp?id=29964207

11. Назаренко Н.Н., Князева А.Г., Комарова Е.Г., Седельникова М.Б., Шаркеев Ю.П. Связь структуры и эффективных диффузионных свойств пористых цинк- и медь-содержащих кальцийфосфатных покрытий // Физика и химия обработки материалов. - 2017. - №4. - С.19-30 https://elibrary.ru/item.asp?id=30041053

12. Чумаков Ю.А., Князева А.Г., Прибытков Г.А. Синтез композитов на основе титана в режиме горения // Химическая физика и мезоскопия. - 2017. - T.19. - № 4 https://elibrary.ru/item.asp?id=32341276

13. Zolnikov K.P., Kryzhevich D.S., Korchuganov A.V., Psakhie S.G. Dynamics of bicomponent nanoparticle formation under metal wire explosion // Solid State Phenomena. - 2017. - V. 258. - P. 57-60. - doi: 10.4028/www.scientific.net/SSP.258.57.

14. Dmitriev A.I., Voll L.B., Popov V.L., Psakhie S.G. Universal limiting shape of worn profile under multiple-mode fretting conditions: theory and experimental evidence // Scientific Reports. - 2016. - V.6. - P. 23231. doi:10.1038/srep23231

15. Shilko E.V., Grinyaev Yu.V., Popov M.V., Popov V.L., Psakhie S.G. Nonlinear effect of elastic vortex-like motion on the dynamic stress state of solids // Physical Review E. - 2016. - V.93. - P.053005-1-053005-8.

16. Dmitriev A.I., Hausler I., Osterle W., Wetzel B., Zhang G. Modeling of the stress-strain behavior of an epoxy-based nanocomposite filled with silica nanoparticles // Materials & Design, 89 (2016) 950-956.

17. Osterle W., Dmitriev A.I., Wetzel B., Zhang, G., Hausler, I., Jim, B.C. The role of carbon fibers and silica nanoparticles on friction and wear reduction of an advanced polymer matrix composite // Materials & Design, 93 (2016) 474-484.

18. Psakhie S.G., Dimaki A.V., Shilko E.V., Astafurov S.V. A coupled discrete element-finite difference approach for modeling mechanical response of fluid-saturated porous materials // International journal for numerical methods in engineering. -2016. -V.106. No.8. -Pp. 623-643.

19. Chertova, N.V.; Grinyaev, Yu.V. Special features of oblique wave propagation through the interface of media with dislocations // Physical Mesomechanics. - 2016. - V.19. - P. 55-68.

20. Kushch V.I., Knyazeva A.G. Finite cluster model and effective conductivity of a composite with non-randomly oriented elliptic inclusions // Acta Mechanica, 227, 113-126 (2016), DOI 10.1007/s00707-015-1413-4 https://link.springer.com/article/10.1007/s00707-015-1413-4

21. Knyazeva A.G., Shanin S.A. Modeling of evolution of growing coating composition // Acta Mechanica, 227, 75-104 (2016), DOI 10.1007/s00707-015-1430-3 https://link.springer.com/article/10.1007/s00707-015-1430-3

22. Шанин С.А., Князева А.Г. О численном решении задач неизотермической многокомпонентной диффузии с переменными коэффициентами // Вычислительные технологии. 2016. Т. 21. № 2. С. 88-97 https://elibrary.ru/item.asp?id=28886946

23. Князева А.Г., Маслов А.Л. Численное исследование влияния пористости на термическое разложение горючих сланцев при их подземном нагреве электромагнитным полем // Химическая физика и мезоскопия, 2016 - Т. 18, №2. С. 206-214 https://elibrary.ru/item.asp?id=26417180

24. Mikhail Itskov, Anna Knyazeva A rubber elasticity and softening model based on chain length statistics // International Journal of Solids and Structures, 2016, V.80. P.512-519 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2015.10.011

25. Anisimova M. A. , Knyazeva A. G. Model of oxygen cutting of a metal plate with chemical heat release // Combustion, Explosion and Shock Waves. - 2016 - Vol. 52 - №. 1. - p. 53-61 https://link.springer.com/article/10.1134/S001050821601007X

26. Knyazeva, A.G. (2016). Thermodynamics with additional parameters for polycrystals. International Journal of Nanomechanics Science and Technology, 7(1), 1-25. http://www.dl.begellhouse.com/journals/11e12455066dab5d,730ab90524a04d3f,3fe5dfa54386a9d5.html

27. Zolnikov K.P, Kryzhevich D.S., Shilko E.V., Korchuganov A.V. Molecular dynamics simulation of electric pulse explosion of metal wires // Procedia Structural Integrity. 2016. V2. P.1421-1426.

28. V.L. Popov, A. Dimaki, S. Psakhie, M. Popov. On the role of scales in contact mechanics and friction between elastomers and randomly rough self-affine surfaces. // Scientific Reports. - 2015. - Vol. 5. - P. 11139. - doi:10.1038/srep11139.

29. Psakhie S.G., Shilko E.V., Popov M.V., Popov V.L. The key role of elastic vortices in the initiation of intersonic shear cracks // Physical Review E. - 2015. - V.91. - P. 063302.

30. Shilko E.V., Psakhie S.G., Schmauder S., Popov V.L., Astafurov S.V., Smolin A.Yu. Overcoming the limitations of distinct element method for multiscale modeling of materials with multimodal internal structure // Computational Materials Science. - 2015. - V.102. - P. 267-285.

31. Psakhie S.G., Dimaki A.V., Shilko E.V., Astafurov S.V. A coupled discrete element-finite difference approach for modeling mechanical response of fluid-saturated porous materials // International Journal for Numerical Methods in Engineering. - 2015. DOI: 10.1002/nme.5134.

32. Kuznetsov V.P., Tarasov S.Yu., Dmitriev A.I. Nanostructuring burnishing and subsurface shear instability // Journal of Materials Processing Technology. 217 (2015) 327-335.

33. Smolin A.Yu., Shilko E.V., Astafurov S.V., Konovalenko I.S., Buyakova S.P., Psakhie S.G. Modeling mechanical behaviors of composites with various ratios of matrix-inclusion properties using movable cellular automaton method // Defence Techonlogy. 2015. V. 11. P. 18-34. doi: 10.1016/j.dt.2014.08.005

34. Korchuganov A.V., Zolnikov K.P., Kryzhevich D.S., Chernov V.M., Psakhie S.G. Generation of shock waves in iron under irradiation // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. - 2015. - V. 352 - P. 39-42.

35. Zolnikov K.P., Korchuganov A.V., Kryzhevich D.S., Chernov V.M., Psakhie S.G. Structural changes in elastically stressed crystallites under irradiation // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B. - 2015. - V.352. - P.43-46.

36. Knyazeva, A.G., Grabovetskaya, G.P., Mishin, I.P., Sevostianov, I. On the micromechanical modelling of the effective diffusion coefficient of a polycrystalline material / Philosophical Magazine, 2015 - 95 (19), pp. 2046-2066 https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14786435.2015.1046965

37. Демидов В.Н., Князева А.Г. О выборе параметров источника для процессов закалки и поверхностной термической обработки / Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2015. Т. 3. № 2. С. 17-31 https://elibrary.ru/item.asp?id=23213246

38. Князева А.Г., Сорокова С.Н., Поболь А.И., Горанский Г.Г. Моделирование процесса импульсного электроконтактного спекания твердосплавных порошковых композиций / Химическая физика и мезоскопия. 2015. Т. 17. № 2. С. 239-252 https://elibrary.ru/item.asp?id=23770600

39. Mishnaevsky L. Jr., Levashov E., Valiev R.Z., Segurado J., Sabirov I., Enikeev N., Prokoshkin S., Solov'yov A.V., Korotitskiy A., Gutmanas E., Gotman I., Rabkin E., Psakh'e S., Dluhoš L., Seefeldt M., Smolin A. Nanostructured titanium-based materials for medical implants: Modeling and development // Materials Science and Engineering R. 2014. V. 81. P. 1-19. doi: 10.1016/j.mser.2014.04.002

40. Smolin A.Yu., Roman N.V., Konovalenko Ig.S., Eremina G.M., Buyakova S.P., Psakhie S.G. 3D simulation of dependence of mechanical properties of porous ceramics on porosity // Engineering Fracture Mechanics. 2014. V. 130. P. 53-64. doi: 0.1016/j.engfracmech.2014.04.001

41. Psakhie S.G., Shilko E.V., Grigoriev A.S., Astafurov S.V., Dimaki A.V., Smolin A.Yu. A mathematical model of particle-particle interaction for discrete element based modeling of deformation and fracture of heterogeneous elastic-plastic materials // Engineering Fracture Mechanics. -2014. -V.130. -Pp. 96-115.

42. Psakhie, S.G.; Zolnikov, K.P.; Dmitriev, A.I.; Smolin, A.Yu.; Shilko, E.V. Dynamic vortex defects in deformed material // Physical Mesomechanics. - 2014 - V. 17. - P. 15-22.

43. Шанин С.А., Князева А.Г. Связанная модель формирования покрытия на подложке цилиндрической формы // ПМТФ. 2014. №3. C. 192-204 http://www.sibran.ru/journals/issue.php?ID=160761&ARTICLE_ID=160795

44. Назаренко Н.Н., Чумаков Ю.А., Князева А.Г. Исследование массообменных процессов между частицей, разлагающейся в электрическом поле, и окружающей ее жидкостью // Физика и химия обработки материалов.-2014.-№6.- С.50-57 https://elibrary.ru/item.asp?id=22670087

45. Гриняев Ю.В., Псахье С.Г. О фазовых переходах газа в 2d-нанопоре // Физическая мезомеханика. 2013. Т. 16. № 4. С. 105-108.

46. Шанин С.А., Князева А.Г., Поболь И.Л., Дениженко А.Г. Численное и экспериментальное исследование влияния технологических параметров на фазовый и химический состав карбидного покрытия, растущего в импульсной электродуговой плазме // Химическая физика и мезоскопия. - 2012. - Т.14, №4. - С.525-535 https://elibrary.ru/item.asp?id=18795299

47. Psakhie S.G., Ruzhich V.V., Shilko E.V., Popov V.L., Astafurov S.V. A new way to manage displacements in zones of active faults // Tribology International. - 2007. - V.40. -P. 995-1003.

48. Grinyaev Yu.V., Chertova N.V. Field theory of defects, part II // Physical Mesomechanics. 2006. V. 9. Iss. 1-2. P. 34-45.

49. Grinyaev Yu.V., Chertova N.V. Field theory of defects, part I // Physical Mesomechanics. 2000. V. 3. Iss. 5. P. 17-29.

50. Psakhie S.G., Horie Y., Ostermeyer G.P., Korostelev S.Yu., Smolin A.Yu., Shilko E.V., Dmitriev A.I., Blatnik S., Spegel M., Zavsek S. Movable cellular automata method for simulating materials with mesostructure, Theoretical and Applied Fracture Mechanics. - 2001. - V.37. - P. 311-334. doi: 10.1016/S0167-8442(01)00079-9.

Список патентов

1. Патент. № 139868 Рос. Федерация «Образец из металла для исследования взаимосвязи степени накопленных деформаций сдвига в поверхностном слое с режимами обработки методами интенсивной пластической деформации»

2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016614245 «Программы для компьютерного моделирования деформации и разрушения наноструктурированных поверхностных слоёв металлокерамических композиционных материалов с явным учётом структурных элементов микро- и наноскопического масштабов на основе метода подвижных клеточных автоматов»

Связь с вузами

1. Шилько Е.В. - профессор кафедры физики металлов физического факультета Томского государственного университета. Ведет лекционные занятия по курсам «Основы компьютерного моделирования в физике твердого тела» и «Компьютерное моделирование в физике и механике твердого тела», руководит студентами и аспирантами.

2. Дмитриев А.И. - профессор кафедры физики металлов физического факультета Томского государственного университета. Ведет лекционные занятия по курсам «Дефекты в кристаллах» и «Компьютерные методы моделирования в физике твердого тела», руководит студентами и аспирантами.

3. Смолин А.Ю. - профессор кафедры механики деформируемого твёрдого тела физико-технического факультета ТГУ, лекционные и семинарские занятия по курсам «Механика контактного взаимодействия и разрушения», «Компьютерные технологии в науке и образовании», «Дискретные методы моделирования в физике и механике деформируемого твердого тела», руководство научной работой студентов и аспирантов.

4. Гриняев Ю.В. - профессор кафедры прочности и конструирования физико-технического факультета ТГУ.

Общественное признание

Смолин А.Ю. - член редколлегии журнала «Defence Technology», выпускаемого издательством Elsevier при поддержке Китайского артиллерийского общества, член-корреспондент Международной академии информатизации.

Гриняев Ю.В. - член редколлегии журнала «Физическая мезомеханика».

Назад