Грант РНФ № 16-19-10025

Описание выполненных в отчетном 2020 году работ и полученных научных результатов

по проекту РНФ № 16-19-10025-П

«Выбор и экспериментально-теоретическое обоснование макромасштабных информативных признаков для идентификации микромеханизмов деформации и разрушения, действующих при холодной деформации пластичных сплавов»

Природа пластической деформации твердых тел остается одной из наиболее сложных проблем физики и механики конденсированных сред. Несмотря на уже почти 200-летнюю историю, исследования в этой области до настоящего времени далеки от своего завершения. При этом заинтересованность в успешном решении проблемы инициирована, по крайней мере, двумя обстоятельствами. Научная сторона такого интереса определяется тем, что природа пластичности является частью общей проблемы описания природы реального твердого тела. Это необходимо, в частности, для прогнозирования его комплексного отклика на внешние воздействия разного типа. С другой стороны, точное описание природы пластических свойств необходимо для ряда технических приложений - оптимизации технологий обработки металлов давлением, расчетов поведения материалов в экстремальных условиях эксплуатации и других целей.

Стандартные подходы к проблеме пластичности требуют, прежде всего, адекватного выбора соответствующих упрощающих моделей. Такой выбор чаще всего имеет призван обеспечить решение тех или иных частных задач, связанных с пластическим формоизменением конкретных материалов. Однако ясно, что подобные подходы в большинстве своем совершенно неудовлетворительны при попытках универсального описания характера феномена пластичности в целом. Это вызвано, в первую очередь, хорошо известными сложностями при попытках корректного учета ряда важных специфических особенностей пластически деформируемой среды, препятствующих успешному использованию упрощенных моделей.

Перечисляя сложности этого объекта исследований, начнем с нелинейности деформируемой среды, под которой в теории пластичности понимают сложную форму связи между напряжениями и деформациями, существующую при пластическом течении на разных масштабных уровнях. На макроскопиче­ском уровне эта особенность проявляется в сложной форме кривой пластического течения «напряжение - деформация». На дислокационном уровне она сводится к прерывистому развитию деформационных процессов, начиная со скачкообразного движения индивидуальных дислокаций и заканчивая скачками деформации, например, при реализации эффекта Портевена-Ле­Шателье.

Кроме того, пластически деформируемая среда является активной. В применении к деформируемому твердому телу это означает, что в его объеме содержатся концентраторы упругих напря­жений, которые можно рассматривать как распределенные по объему области повышенной потенциальной эне­ргии. В ходе процесса пластического течения эти области возникают, а затем распадаются (релаксируют), порождая дислокации или их ансамбли и определяя тем самым кинетику формоизменения. Для дальнейшего существенно, что активная среда способна к самоорганизации. Перечисленные представления о сложности деформируемой среды дополняются тем, что она обладает долговременной памятью о внешних механических воздей­ствиях. Природа памяти определяется необратимыми процессами рождения и раз­множения дислокаций и ансамблей решеточных дефектов. Возникновение таких дефектов существенно меняет механические свойства среды, что проявляется в измене­ниях закономерностей ее деформационного упрочнения.

Следует учитывать также, что при пластическом течении в материале сосуществуют нелинейно свя­зан­ные упругие и пластические деформации, в значительной степени различа­ющи­е­ся своей величиной, а также приро­дой. При упомянутых выше актах релаксации концентраторов напряжений упругая деформа­ция переходит в пластическую, и развитие пластического течения контролируется такими соотношениями.

Наконец, принципиально важной для построения физически обоснованных теорий пластичности является условность общепринятых показателей механических свойств материалов (предел текучести, временное сопротивление и другие). Эти показатели могут быть измерены только в процессе взаимодействия испытуемого образца с испытательным устройством, свойства которого не всегда удается учесть исчерпывающим образом. В результате эти показатели могут рассматриваться лишь в качестве характеристик, имеющих ограниченный технический смысл. Фактически во время механических испытаний определяются совершенно условные характеристики механи­че­ских свойств материалов. В связи со сказанным, возникает вопрос о поиске физи­ческих понятий, способных адекватным способом характеризовать пластическое тече­ние. Это порождает проблему объективного выбора величин, которые должны не просто характеризовать прочностные свойства материала, но и нести определенную информацию о динамике явлений в деформируемой среде.

И, наконец, результаты, исследований последних лет привели к пониманию того, что проблема пластического течения неразрывно связана с его склонностью к локализации, имеющей место на всех этапах процесса. Благодаря локализации, первоначально однородная среда в ходе деформации самопроизвольно сепа­рируется на деформируемые и недеформируемые объемы, границы которых могут быть подвижными.

Развиваемая при выполнении настоящего проекта точка зрения состоит в том, что именно склонность к локализации является той ключевой закономерностью, понимание природы которой способно обеспечить прогресс в решении проблемы пластичности в целом и преодолеть перечисленные выше сложности. В ходе исследований был проанализирован набор данных, соответствующих моментам зарождения локализации деформации на ранних стадиях этого процесса в материалах разной природы. Кроме того, было показано, что характерный размер локализационной неоднородности распределения пластической деформации есть макроскопическая величины, составляющая 5-10 мм. Экспериментальная оценка количественных параметров локали­зованного пластического течения твердых тел, а также поиск соотношений, связывающих эти параметры с другими важными характеристиками пластически деформируемой среды, позволила установить, что процесс зарождения локализации связан с автоволнами локализации пластического течения, в частности, с автоволновыми модами переключения и возбуждения. Удалось показать, что эти автоволновые моды взаимосвязаны. В частности, места остановки и аннигиляции одного типа автоволн соответствуют очагам зарождения других мод автоволнового процесса.

Автоволновые картины развития локализованного течения определяют места возможного разрушения в процессе более позднего пластического формоизменения. По этой причине автоволновые картины, зарождающиеся при малых деформациях, могут быть использованы для прогнозирования запаса пластичности при применении больших пластических деформаций в технологических процессах, связанных с обработкой металлов давлением.

В ходе исследований были получены количественные данные о кинетике развития автоволн в материалах, деформирующихся за счет дислокационного скольжения, за счет деформации фазового превращения или двойникования. Был проведен детальный анализ этих механизмов деформации в связи с формированием автоволн локализованной пластичности разных типов. Удалось выяснить влияние условий деформирования (скорости приложения нагрузки и режима приложения нагрузки) на такие автоволновые характеристики, как длина автоволны и скорость ее распространения в металлах и сплавах.

Для решения таких задач была разработана методика in situ наблюдения автоволновых картин, позволяющая получать данные не только о форме автоволновых распределений, но и о величинах пластических деформаций по пространству образцов и скоростях развития деформационных процессов в очагах локализованной пластичности. По существу, использованная методика цифровой спекл-фотографии оказалась способной получать исчерпывающий объем информационных данных о ходе процесса деформации.

Структурные исследования деформированных металлов и сплавов, исследованных при выполнении данного проекта, проводились с использованием методики атомной силовой микроскопии. Этот метод прекрасно зарекомендовал себя при выполнении таких исследований, поскольку с его помощью можно получать количественные данные о деформационном рельефе, возникающем при пластической деформации. Кроме того, при использовании атомной силовой микроскопии не требуется специальная подготовка анализируемой поверхности, что необходимо при работе с металлографическими микроскопами. Эта возможность оказалась особенно ценной при изучении закономерностей автоволнового механизма развития локализованной пластичности. Полученные данные отличаются наглядностью, что облегчает их интерпретацию.

На основании этих комплексных исследований удалось показать, что устойчивое развитие процесса пластический деформации возможно в случаях, когда графическое изображение связи между деформирующим напряжением и деформаций имеет вид прямой. Это справедливо для стадий площадки текучести и линейного деформационного упрочнения. Именно в этих случаях может быть обеспечено устойчивое развитие процесса деформирования. Для таких ситуаций существует оптимальное для всех материалов значение длины автоволны локализованной пластичности, обеспечивающее устойчивость процесса. Показано, что для повышения запаса технологической пластичности следует добиваться постоянства этой величины за счет структурного упрочнения или дополнильного легирования металла.

Таким образом, в ходе выполнения проекта сформулированы представления о природе зарождения локализованной пластичности и показано, что очаги пластичности зарождаются в самом начале процесса формоизменения.

По результатам выполнения работ по проекту опубликовано в 2020 г.: 8 статей (базы данных Web of Science/Scopus).

Описание выполненных в отчетном 2019 году работ и полученных научных результатов

по проекту РНФ № 16-19-10025-П

«Выбор и экспериментально-теоретическое обоснование макромасштабных информативных признаков для идентификации микромеханизмов деформации и разрушения, действующих при холодной деформации пластичных сплавов»

В ходе выполнения Проекта в 2019 году были получены следующие результаты.

1. Модернизирован испытательный стенд за счет разработки дополнительных компьютерных программ. Это обеспечило повышение быстродействия установки, а также позволило регистрировать отдельные компоненты тензора пластической дисторсии при пластическом течении образцов из различных материалов. Это позволило детально проанализировать кинетику пластического течения в материалах с пластичностью фазового превращения, а также добиться временного разрешения при регистрации деформационных процессов до 0,1 с. Фактически модернизация стенда обеспечила возможность анализа деформационных процессов insitu.

2. В ходе проведенных в 2019 году исследований развития автоволновых процессов пластического течения металлических материалов, деформируемых за счет дислокационного скольжения и деформации фазового превращения, удалось установить, что:

- в материалах, в которых реализуется деформация фазового превращения, обнаружено существование не только автоволн переключения, но и автоволн возбуждения. Первые из них отвечают формированию полос Людерса (LB) и площадки текучести на кривых деформации, а вторые связаны с эффектом скачкообразной деформации - эффектом Портевена-ЛеШателье (PLC). При этом между автоволнами переключения и возбуждения обнаружена взаимосвязь, согласно которой автоволны возбуждения возникают на границах областей, в которых развиваются автоволны переключения (полосы или фронты Людерса);

- это означает, что в бистабильных активных средах, элементы которых имеют два состояния: метастабильное и стабильное, возникают автоволны переключения. Применительно к деформационно-индуцированным фазовым превращениям - это упруго напряженная метастабильная фаза и релаксированная стабильная. В нашем случае автоволна переключения - это граница между областью деформируемого объекта, где материал упруго напряжен и находится аустенитном состоянии, и областью где он релаксировал и перешел в мартенситное состояние. Этой границей является фронт полосы превращения в никелиде титана как при прямом, так и при обратном превращении. Фронты заметают всю рабочую область и при встрече аннигилируют. Такое поведение является атрибутом автоволн переключения. Скорости фронтов определяются не только свойствами материала, но параметрами внешнего воздействия, то есть, скоростью нагружения, что тоже характерно для автоволн. В зонах аннигиляции автоволн переключения существенно изменяются структура и состояние материала так, что они становятся источниками автоволн переключения при разгрузке в никелиде титана или разбивают объект на части, где деформационные процессы развиваются относительно независимо, как это происходит в trip-стали.

В trip-стали помимо LB происходит движение полос PLC, которые тоже представляют собой фронты деформационно-индуцированного превращения. Однако в отличие от LB полосы PLC многократно проходят по рабочей части объекта. Такое поведение характерно для автоволн возбуждения, которые возникают в активных средах с элементами, имеющими три состояния: покоя, возбуждения и рефрактерности. Это связано с тем, что мартенситное превращение в trip-стали развивается на фоне прерывистой текучести. В момент спада напряжения автоволна проходит по всему образцу или в обособленной части образца и превращение самоблокируется, элементы активной среды приходят в состояние рефрактерности. Затем напряжения должны возрасти, чтобы элементы среды вновь перешли в возбужденное состояние, и прошла следующая автоволна возбуждения. Источниками автоволн возбуждения являются области зарождения первичных LB (автоволн переключения), а скорости их уменьшаются с ростом деформирующих напряжений.

3. Проведены предварительные испытания на одноосное растяжения на образцах алюминиевого сплава АМг5М размерами 50х10х2 мм с постоянной скоростью нагружения 5 Н/с. На диаграмме деформация-нагрузка достаточно сложно выявить момент зарождения очага локализации в деформируемом образце, тогда как на зависимости время-нагрузка видно, что зарождению соответствует определенное значение нагрузки). Таким образом, величина сбросов увеличивается с ростом нагрузки на образец и уменьшением скорости прироста нагружаемой силы. Это позволяет образцу срелаксировать и накопить большую нагрузку для последующего деформационного акта. Периодичность возникновения зон локализации, соответствующая 200 Н, наблюдается при нагружении со скоростью 5 Н/с. При 10Н/с периодичность наблюдается только до нагрузки 4400 Н;

4. Исследованы зависимости испытаний образцов сплава ВД1АМ размерами 50х10х2 мм на одноосное растяжение при постоянной скорости нагружения 0.2 мм/мин и 5 Н/с. При скорости нагружения 0.2 мм/мин периодичность возникновения локализации наблюдается более явно. При постоянной скорости нагружения 5 Н/с отмечено постепенное возрастание величин сброса от 20 до 80 Н по мере деформирования, тогда как при 0,2мм/с периодичность сбросов имеет более сложный характер, а их значения лежат в интервале от 10 до 150 Н.

5. По аналогии с упругопластическим инвариантом деформации введено соотношение, включающее характеристики электронной подсистемы кристалла. В качестве критерия электронной структуры предложено использовать произведение скорости фермиевских электронов на длину их свободного пробега.Результаты расчетов показывают, что это отношение оказывается почти постоянным и составляет (0,54±0,12)·10^-3. Это отношение может рассматриваться как электронная составляющая упругопластического инварианта деформации, связанная с электронами проводимости в металлах.

По результатам выполнения работ по проекту опубликовано в 2019 г.: 6 статей (базы данных WebofScience/Scopus/РИНЦ).

Описание выполненных в отчетном 2017 году работ и полученных научных результатов

по проекту РНФ № 16-19-10025

«Выбор и экспериментально-теоретическое обоснование макромасштабных информативных признаков для идентификации микромеханизмов деформации и разрушения, действующих при холодной деформации пластичных сплавов»

В ходе выполнения Проекта в 2017 году были получены следующие результаты.

1. Был сконструирован и создан экспериментальный исследовательский стенд, предназначенный для регистрации таких макроскопических характеристик деформационного процесса, как картины распределения локализованной деформации (паттерны локализованной пластичности) и измерения скорости распространения ультразвука (рэлеевские волны) и величины затухания ультразвуковой волны при пластической деформации среды. Все названные характеристики деформационного процесса измеряются синхронно в ходе пластического течения, сопоставляются с характеристиками деформационной кривой «напряжение течения - деформация» материала» и связываются с действующим в материале на данный момент механизмом деформационного упрочнения.

При создании экспериментального стенда были достигнуты следующие технические характеристики:

- диапазон прилагаемых к образцам испытательных нагрузок определяется конструкцией испытательной машины и составляет - от 100 до 100 000 Н,

- точность измерения скорости ультразвуковых волн - 0,0002 (0,1 м/с),

- относительная точность измерения коэффициента затухания ультразвука - 10^-2,

- точность измерения векторов смещения - 1 мкм,

- точность измерения компонент тензора пластической дисторсии - 0,001,

- быстродействие - до 50 кадр/с,

- объем памяти управляющего компьютера - 3 Тбайт.

Экспериментальная проверка и отработка конструкции стенда показали, что уровень достигнутых характеристик способен гарантированно обеспечить реализацию основных целей Проекта.

2. В соответствии с запланированными заданиями и с использованием разработанного стенда было подготовлена база данных о характере изменений в деформируемой среде при ее деформировании, предназначенная для сравнения макроскопических и микроскопических механизмов деформации металлических материалов. Для этой цели были проведены синхронизированные измерения механических свойств, паттернов локализованной пластичности и акустических параметров деформируемых сред на широком круге технически важных пластически деформируемых материалов, в частности:

- сплавов на основе ОЦК железа (низкоуглеродистые стали),

- сплавов на основе ГЦК железа,

- ГЦК сплавов на основе алюминия,

- ГПУ сплавов на основе титана, циркония, магния,

- технически чистых меди и никеле,

а также на ряде специальных сплавов (36НХТЮ, никелид титана, биметалл «сталь Ст. 3 - сталь Х18Н9T»).

Таким образом, исследованиями были охвачены металлы и сплавы с различными типами кристаллических решеток и разными структурами. Исследованные сплавы являются типичными представителями используемых в современной технике материалов, и получение данных о природе их пластической деформации является очень важно для разработки технологических процессов, связанных с пластическим деформациями. Кроме того, проведение полного цикла запланированных исследований на этих материалах помогло обеспечить достаточную представительность и надежность получаемых выводов и заключений.

3. В проведенных экспериментах удалось установить однозначное соответствие между характером изменения скорости распространения ультразвука на данной стадии деформационного упрочнения и паттернами локализованного течения при деформации. Установленная закономерность состоит в следующем.

На стадии площадки текучести наблюдается один или два максимума на зависимости скорости рэлеевских волн от деформации. Общая тенденция здесь состоит в уменьшении скорости, а максимумы возникают при переходе зон локализованной деформации из области вне базы измерений ультразвуковых параметров в область между приемным и излучающим преобразователями.

На линейной стадии деформационного упрочнения скорость рэлеевских волн остается практически неизменной.

На параболической стадии деформационного упрочнения скорость рэлеевских волн линейно уменьшается с ростом деформации.

На стадии предразрушения зарождение шейки между приемным и передающим преобразователями приводит к увеличению наклона падающей зависимости скорости рэлеевских волн от деформации. При зарождении шейки вне базы измерений ультразвука скорость растет с ростом деформации (релаксация напряжений в области ультразвуковых измерений).

Таким образом, в ходе проведенных испытаний удалось подтвердить однозначное соответствие между действующим законом деформационного упрочнения и характером зависимости скорости распространения рэлеевских волн от деформации. В таком случае эта акустическая характеристика приобретает статус информативного параметра и может быть использована для идентификации механизма деформационного упрочнения соответствующего материала.

На основании этих результатов показано, что

- закономерности локализации пластической деформации, наблюдавшиеся в перечисленных выше промышленных сплавах, полностью соответствуют тем закономерностям, которые были установлены в исследованиях, проведенных ранее на монокристаллах чистых Cu, Ni, Zn, а также монокристаллах синтетических сплавов TiNi, Fe-Cr-Ni, Fe-Si,

- форма паттерна локализованной пластичности и величина скорости распространения ультразвука при деформации различаются на разных стадиях деформационного упрочнения и по этой причине могут служить основой для выработки критерия оценки механических свойств сплава во время его деформирования.

4. Полученное заключение было подробно проанализировано на основании данных о технологических процессах пластической деформации ряда сплавов. Так, в частности, были изучены паттерны локализованной пластичности и измерена скорость распространения ультразвуковых волн Рэлея на разных стадиях прокатки низкоуглеродистой стали 08кп, алюминиевого сплава Д1, циркониевого сплава Э110, титанового сплава ВТ1-0, биметалла «сталь Ст. 3 - сталь Х18Н9T». Во всех исследованных случаях оказалось, что наилучшей деформируемостью при холодной деформации материалы обладают при реализации линейного закона деформационного упрочнения, когда деформирующее напряжений пропорционально деформации. Таким образом, стадия линейного деформационного упрочнения наиболее благоприятна для реализации больших пластических деформаций. Это объясняется следующими обстоятельствами:

- поведение материала в этих условиях деформации характеризуется постоянным значением коэффициента деформационного упрочнения, так что уровень прироста напряжения при росте деформации легко прогнозируется,

- возникающий на этой стадии паттерн локализованной пластичности представляет собой фазовую автоволну локализованной пластичности, в которой очаги пластичности перемещаются с постоянной скоростью, то есть, локальные зоны деформации непрерывно смещаются, последовательно охватывая новые объемы материала

- на стадии линейного деформационного упрочнения выполняется упругопластическая инвариантность деформации, которая выражается в равенстве произведения длины автоволны на скорость ее распространения с одной стороны, и произведения межплоскостного расстояния на скорость распространения поперечных упругих волн в исследуемом материале с другой.

Это последнее обстоятельство объясняет причину постоянства скорости ультразвука на стадии линейного деформационного упрочнения, обнаруженную для всех исследованных сплавов и описанную в настоящем отчете. Другие стадии процесса пластического течения, отвечающие другим законам деформационного упрочнения, являются с этой точки зрения менее благоприятными.

Этот факт позволяет контролировать деформационные условия при обработке давлением для отыскания условий оптимальной деформируемости материала.

Применение этого подхода к исследованию деформационных свойств горной породы (саянский белый мрамор) позволило расширить круг материалов, при описании пластичности которых можно использовать эти представления. Оказалось, что и в этом случае пластичность может быть реализована при условии линейности закона деформационного упрочнения. Это позволяет надеяться на возможность использования разрабатываемого критерия также для описания механических свойств горных пород.

По результатам выполнения работ по проекту опубликовано в 2017 г.: 8 статей (базы данных Web of Science/Scopus/РИНЦ).

Описание выполненных в отчетном 2016 году работ и полученных научных результатов

по проекту РНФ № 16-19-10025

«Выбор и экспериментально-теоретическое обоснование макромасштабных информативных признаков для идентификации микромеханизмов деформации и разрушения, действующих при холодной деформации пластичных сплавов»

Основной задачей исследований, выполненных по проекту в 2016 году, было обоснование выбора критерия, пригодного для выявления изменений в состоянии нагружаемых образцов, конструкций или деталей машин. В ходе исследований было необходимо учесть роль двух факторов, связанных с физической природой пластической деформации:

- последовательной генерации нескольких автоволновых мод локализованной пластичности в процессе пластического течения твердых тел независимо от их природы,

- изменения скорости распространения ультразвуковых сигналов в деформируемых твердых телах при их деформировании.

Решающая роль этих факторов в развитии макроскопической пластичности была установлена и детально изучена ранее. Макроскопическая локализация пластической деформации сопровождает процесс развития пластичности на всех его стадиях, причем картины локализации однозначно связаны с действующим в данный момент законом деформационного упрочнения материала. Специально разработанные экспериментальные методики позволяют наблюдать картины локализации пластического течения и определять их количественные характеристики. Скорость распространения ультразвуковых импульсов в деформируемой среде является информативной характеристикой, позволяющей следить за кинетикой развития микропроцессов упрочнения, развивающихся при деформации и определяющих ее характер.

На данном этапе исследований была поставлена задача объединить эти явления с целью выработки критерия, позволяющего фиксировать изменения характера макро- и микродеформации во время межстадийных переходов или при переходе от стабильного пластического течения к формированию макроскопической шейки разрушения и собственно разрушению. Для этой цели решающим оказался выбор типа ультразвуковых волн, используемых в качестве информативного параметра для анализа процессов деформирования, то есть, выбор между продольными, поперечными и рэлеевскими ультразвуковыми волнами. Было показано, что оптимальными для использования являются волны Рэлея по следующим причинам:

- волны Рэлея распространяются по поверхности твердых тел, где зарождаются элементарные акты пластичности - дислокационные сдвиги, ответственные за протекание пластической деформации,

- скорость распространения ультразвуковых волн Рэлея, составляющая около 0,45 от скорости распространения продольных волн, упрощает методику измерение малых изменений скорости, которые характерны при изменении состояния среды при ее пластической деформации.

Для решения задачи совмещения двух методик исследования пластической деформации был создан специальный испытательный стенд, включающий систему визуализации локализации пластического течения и систему измерения скорости распространения волн Рэлея. С его помощью оказалось возможным синхронно измерять как локализационные, так и акустические характеристики процесса деформирования, то есть, сравнивать макроскопические картины локализации деформации, связанные со стадиями пластического течения, и малые изменения скорости распространения ультразвука в этих же объектах, определяемые микроскопическими характеристиками деформируемой среды. В ходе создания такого стенда:

- разработана цифровая методика спекл-фотографии, обладающая повышенным пространственно-временным разрешением и позволившая в реальном времени наблюдать зоны локализации пластичности и следить за их перемещением по образцу,

- повышена точность измерения скорости волн Рэлея за счет специальной программно-схемной модификации метода автоциркуляции ультразвуковых импульсов,

- осуществлена синхронизация обеих методик измерения, что обеспечило повышение точности анализа локализованного пластического течения на всех стадиях деформационного упрочнения.

Чтобы проверить высказанные предположения, исследования локализации пластической деформации - автоволн локализованного пластического течения и скорости распространения ультразвуковых волн Рэлея были проведены на широком круге материалов с различными деформационными свойствами. Среди них были:

- материалы с ОЦК кристаллической решеткой (сталь 08пс, Ст3, сталь 20, сталь М16С, сталь 17Г2СФ, 40Х13),

- материалы с ГЦК кристаллической решеткой (Ni, Cu, сплавы на основе Al, сталь 12Х18Н9Т),

- материалы с ГПУ кристаллической решеткой (сплавы на основе Ti и Zr).

В результате проведенных исследований было установлено, что во всех случаях изменение механизма деформационного упрочнения, сопровождающееся изменением характера автоволны локализации, сопровождается закономерным изменением характера зависимости скорости волн Рэлея от деформации. В частности, удалось установить, что при изменении закона деформационного упрочнения в деформируемом образце, например, при переходе от площадки текучести к параболическому упрочнению или при переходе от линейного к параболическому деформационному упрочнению, когда резко меняется автоволновая мода локализации деформации, изменяется и характер зависимости скорости волн Рэлея от деформации и напряжений.

Микроструктурные исследования, выполненные с помощью оптической, а также трансмиссионной и растровой электронной микроскопии, позволили связать эти изменения с характером структурообразования в деформируемых средах при пластическом течении.

Это позволило в качестве первого шага разработать критерий пластичности для малоуглеродистых сталей (сталь 08пс, Ст3, сталь 20, сталь М16С, сталь 17Г2СФ) отличающихся друг от друга содержанием углерода, а также марганца и кремния. Для этих материалов была построена поверхность отклика предела текучести, определяемого по ультразвуковым характеристикам, в зависимости от содержания в них углерода и разности содержания марганца и кремния. Использование такого критерия оказалось перспективным для экспрессного метода оценки механических свойств металлических конструкций без подготовки образцов и проведения механических испытаний. В частности, этот критерий может быть использован при анализе состояния металлических конструкций, изготовленных из малоуглеродистых сталей, и эксплуатировавшихся в течение длительного времени.

По результатам выполнения работ по проекту опубликовано в 2016 г.: 4 статьи (базы данных Web of Science/Scopus/РИНЦ).