PHYSICS OF FRACTURE LABORATORY

 

Head of Laboratory

Professor Yury I. Meshcheryakov

 

Tel. (812) 321-4765, Fax (812) 321-4771,

E-mail: ym38@mail.ru

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                                        Team

 

 

 

 

 

Scientific directions and research tasks

 

1.             Shock-wave propagation in condensed matter.

2.             Dynamic deformation and fracture including spall and

         penetration.

3.             Shock-induced structural instability, turbulence and

         fragmentation of solids.

4.             Shock-induced phase transformations in solids.

5.             Creation of materials with nanostructure.

6.             Dynamic compaction of amorphous powders.

7.     Development of new test techniques.

8.             Modeling of multiscale shock-wave processes in solids.

 

Experimental approaches

- Shock loading under uniaxial strain conditions

- Shock loading under uniaxial stress state

-Taylor technique

- Combined techniques

 

Equipment and diagnostics

 

·       Light gas guns,

·       Laser interferometry,

·       PVDF and  other gauges.

 

 

In-situ registered characteristics:

 

Time-resolved free surface velocity profiles   Ufs(t)

 

Particle velocity variation histories  D(t)

 

Defect of particle velocity  ΔU = Uimp - Ufs

 

Impact velocity  Uimp

 

Interference fringe signal (A), deciphered free surface velocity profile  Ufs  particle velocity variation D for  30Kh N4 M steel target loaded at impact velocity of 320 m/s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Microstructure investigations

 

Optical, REM and TEM techniques, X-ray analysis   for studying microstructural processes including:

 

Twinning, shear banding, dynamic recrystallization, spallation, crack formation, vortical structures and phase transitions

 

                                                     

 

 

 Research  Programs and Grants.

1. "Exprimental investigation of phase transitions in titanium alloys under

     shock loading", State Research Program, 2003-2005 .

2. "Exprimental investigation of vortical mechanism of elastic-plastic deformation under shockloading", State Research Program, 2006-2008.

3. "On influence of structure transitions at the  compression pulse front on the spall strength of materials"

     Grant of Ministry of Industry and Science  of Russian Federation N 40.010.11.1195:

4. " On the Control of Physical Mechanisms of Structure Formation under shock loading". State Program"19 PRAN 2005-2008":

 5. "Investigation of dynamic strength of Granite and Melted Quartz under Shock loading" . Federal Research Program " Physics and Mechanics of High-Compressed Matter and Inner Structure of Earth and Plnets". 2005-2007.

6.  "Investigation of structure formation processes under shock loading" RFBR Grant 08-02-00329 .

7. "Shock-induced structure formation in metals and alloys unser shock loading". RFBR Grant 08-02-00304.

8. "Determination of dynamic yielding for pipe steels within strain rate range of 10 4 - 10 6 s-1.  Research Program "Magistral". 2007-2010.

 

International cooperation and contacts

 

 1. Livermore Lawrence National Laboratory, USA.

     Material Support  Agreement number B-319757.

 2.  Army Research Laboratory  USA. Contract  DAAZ01-96-M-0141.

 3.  Army Research Laboratory  Contract  DAAL01-98-P-0796.

 4.  International Grant INTAS:  Project INTAS 96-2141

 5. International Grant WOLKVAGEN  Research Project I-74-645

 

Basic publications on topic

(total number of publications 195)

 

1. Ю.И. Мещеряков. Статистическая модель формирования откольной поверхности и критерий разрушения. //  Поверхность .Cер. физика,   химия, механика. 1988. N 3. C.101-111.

2. Yu.I. Mescheryakov and S.A. Atroshenko. Multiscale rotations in dynamically deformed solids.  // Int. Journal of Solids and Structures.  1992. Vol. 29, No 22. P. 2761-2778,

3. Б.К. Барахтин, Ю.И. Мещеряков, Г.Г. Савенков. Динамические и фрактальные свойства стали СП-28 в условиях высокоскоростного нагружения.  // Журнал техничнеской физики. 1997,T. 68, N 10. C. 43-49.

4. Yu.I. Mescheryakov E.I. Prokuratova  Kinetic theory of  continuously distributed dislocations. //  International Journal of Solids and Structures . 1995. Vol. 32,  No 12.

5. Yu.I. Mescheryakov, A.K. Divakov. Multiscale kinetics of microstructure and strain-rate dependence of materials. // Dymat Journal. 1994.Vol.1, N 4. Р. 271-277.

6. T.A. Khantuleva ,Yu.I. Mescheryakov. Nonlocal theory of the high-strain-rate processes in  structured media. //  International Journal of Solids  and Structures, 1999. Vol.36. P.3105- 3129.

8. .А. Хантулева, Ю.И. Мещеряков. Анализ процессов образования мезоскопических структур  в задачях   проникания и откола. //   Химическая физика. 1999, т. 18,  N 10.

9. Yu.I. Mescheryakov. Mesoscopic effects and particle velocity distribution in shock  compressed solids. "Shock Compression of Condenced Matter-1999". Ed. by M.D.  Furnish, L.C. Chhabildas and R.S. Nixon. AIP- Proceeding 505, Melville, New York,  1999.  Р. 1065-1070.

10 Т.А. Хантулева, Ю.И. Мещеряков . Кинетика и нелокальная гидродинамика формирования мезоструктуры в динамически   деформируемых средах. Физическая мезомеханика. 1999. Том.2. C. 5- 17.    

11.  Yu.I. Mescheryakov, A.K. Divakov, N.I. Zhigacheva. Shock-induced phase transformation and vortex instabilities in shock-loaded titanium alloy. Inernational Journal of Shock Waves. 2000. Vol.10, No 1. P.43-56.

12. Ю.И. Мещеряков, A.K. Диваков, Н.И. Жигачева, Ю.А. Петров. Откольная прочность и фазовые превращения в сплавах титана при ударном нагружении. // Физика металлов и металловедение. 1999, N 5. C. 87-90.

13.  Yu.I. Mescheryakov. Mesoscopic effects and particle velocity distribution in shock  compressed solids. // In: "Shock Compression of Condenced Matter-1999". Ed. by M.D.  Furnish, L.C. Chhabildas and R.S. Nixon. AIP- Proceeding 505, Melville, New York,  1999. P.1065-1070.

14. Ю.И.Мещеряков. Флуктуативное затухание волн в твердом теле. // Химическая физика.  2000. том.19,  N  2.  C. 44-50.

15. Yu.I. Mescheryakov, A.K. Divakov, N.I. Zhigacheva. Role of mesostructure effects in dynamic plasticity and strength of ductile steels. // Materials Physics and Mechanics.  2001. Vol. 3. P. 63-100.

15. Yu.I. Meshcheryakov, A.K. Divakov. Affect of shock-induced phase transformations on dynamic strength of titanium alloys. // International Journal of Impact Engineering. 2001. Vol. 26. P. 497-508.

16. Ю.И. Мещеряков, Г.Г.Савенков. Осцилляции фронта пластической волны в условиях  высокоскоростного нагружения.  // ПМТФ. 2001. Т. 42,

N 6. С. 117-123.

17. Yu.I. Mescheryakov. Macro-meso energy exchange in dynamically deformed steels. // In: "Shock Compression of Condensed Matter-2001". Ed. M.D. Furnish, N.N. Thadhani, and Y-Y. Horie. 2002. APS. Proceedings P. 267-270.

18. Yu.I. Mescheryakov. Meso-macro energy exchange in shock deformed compression of solids VI.  // In: "High-Pressure shock and fractured solids.   Springer, 2002, P.169-213.

19. Г.Г. Савенков, Ю.И. Мещеряков. Структурная вязкость твердых тел. // Физика горения и взрыва. 2002.    т. 38,  N 3. C. 113-118.

20. Yu.I. Mescheryakov, T.A. Khantuleva, A.K.Divakov. Kinetics of mesostructure  and reloading behavior   of dynamically compressed solid // Journal de physic.  IV (France). Vol. 110.  2003.  P. 905-910.

21. Yu.I. Mescheryakov. Effect of shock-induced mesoscopic processes on dynamic strength of solids. //  Journ. de   physic (France) 2003. Vol.110. P. 911-916.

22.  Yu.I. Mescheryakov, A.K. Divakov, Yu .A. Petrov, C.F.Cline. On the dynamic plasticity and strength of   polycrystalline beryllium. // Int. Journ Solids and Structures. 2004. V. 30, pp 17-29.

23.  Yu.I. Mescheryakov, A.K. Divakov. Shock-induced mesoscopic processes and  dynamic strength of materials. // In: "Shock  Compression of Condensed Matter- 2003". Ed. by   M.D. Furnish,   Y.M Gupta, and J.W. Forbes,   American Institute of  Physics    Melville, New York,  2004.  P.587-591.

24. A.K. Divakov, T.A. Khantuleva, Yu.I. Mescheryakov. Kinetics of  mesostructure and reloading behavior of     dynamically compressed  solids. // In: "Shock Compression of Condensed Matter- 2003". Ed. by M.D. Furnish, Y.M Gupta, and J.W. Forbes, American Institute  of  Physics.  Melville, New York, 2004.  P. 587-591.

25. Yu.I. Mescheryakov, N.I. Zhigacheva, A.K. Divakov, Yu. A. Petrov, C.F.Cline. Comparative analysis of  uniaxial strain shock tests of    maraging steels. // High Pressure Research . 2004. Vol. 24.  P. 263-270.

26. Yu.I. Mescheryakov, A.K. Divakov, N.I. Zhigacheva. Shock-induced structural transitions and dynamic   strength of solids. //  Int. Journ Solids and Structures. 2004. V. 41. P. 2349-2362.

27. Ю.И. Мещеряков. Кинетическая модель динамики среды. //  Химическая физика.  2005. том. 24. N 11.  C. 26-35.

28.  Ю.И. Мещеряков. Динамическая прочность и пластичность структурно-неоднородных материалов.  // Физическая мезомеханика. 2005. Том. 8.  N 6, C. 5-21.

29. Ю.И. Мещеряков. Об эволюционном и катастрофическом режимах энергообмена в динамически     нагружаемых средах. // Известия РАН, серия физическая.  2006. Т. 70,  N 9,  С.1328-1330.

30. Ю.И. Мещеряков, Н.И. Жигачева, А.К. Диваков, И.П. Макаревич, Б.К. Барахтин. Турбулентность и диссипативные структуры  в ударно-нагружаемой меди. //  Химическая физика, 2007. Том.26.  N 12. С.57-63.

31. Ю.И. Мещеряков, А.К. Диваков, Н.И. Жигачева, М.М. Мышляев. Влияние размера зерна на макроскопичесий отклик алюминия на ударное нагружение. // Прикладая механика и техническая физика. 2007. Том.48, N 6. С.135-146.

32. Ю.И. Мещеряков, Н.И. Жигачева, А.К. Диваков, И.П. Макаревич, Б.К. Барахтин. Диссипативные структуры  в ударно-деформируемой меди.// Физическая мезомеханика. 2007. Том.10. N 5. С.63-69.

33. Yu.I. Mescheryakov, A.K. Divakov, N.I. Zhigacheva I.P. Makarevich, Б.К. Барахтин. Dynamic structures in shock loaded copper. // Physical Review.B 2008. Vol. 78, No 1. P. 064301-064316.

34. А.К. Диваков, Ю.И. Мещеряков, Н.И. Жигачева, Б.К. Барахтин, W.A. Gooch. Откольная прочность титановых сплавов. // Физическая мезомеханика.  2009. Том. 12. N 6, Р. 41-52.

35.  В.Г. Морозов, С.А. Савельев, Ю.И. Мещеряков, Н.И. Жигачева, Б.К. Барахтин. Вихревая модель упруго-пластического течения при ударном нагружении. // Физика и механика материалов. 2009. Том. 8,  N 1. С.8-31.