Аннотация:Проведены молекулярно-динамические расчеты ударного сжатия идеальных кристаллов и кристаллов с дислокациями в широком диапазоне температур и скоростей ударов. Показано, что в идеальных кристаллах при достаточно низких температурах и скоростях удара формируется упругий предвестник с постоянным значением параметров на нем. Для установления такой структуры волны при более высоких температурах требуется больше времени из-за процессов зарождения дислокаций в зоне между упругой и пластической волнами. В кристаллах с дислокациями упругий предвестник формируется затухает значительно быстрее, чем в идеальных кристаллах. Показано, что динамический предел упругости кристаллов ориентации [110] снижается с температурой, а кристаллов [111] увеличивается в широком диапазоне температур и скоростей удара. В кристаллах с дислокациями обоих ориентаций величина HEL затухает медленнее с ростом температуры, что объясняется более медленным размножением дислокаций за фронтом волны. Показано, что скорость затухания упругого предвестника в кристаллах с дислокациями при 500 м/c зависит от ориентации кристалла. Наблюдается увеличение скорости затухания в порядке ориентаций [111] > [110] > [100], что согласуется с теорией Джонсона.
При моделировании процесса откола в кристаллах [100], [110], [111], [102], [112], [221], [134] и [401] показано, что для всех ориентаций кристаллов, кроме [100], наличие дислокаций замедляет процесс откола. Когда за фронтом волны образуются дислокации, то откол происходит гетерогенно - в узлах пересечения дислокаций в структуре дислокационных ячеек. Для кристалла [100] был обнаружен противоположный эффект – дислокации облегчают зарождение пор, являясь концентраторами напряжений для их образования. Так, при ударе в 500 м/c в идеальном кристалле откола не происходит, когда как в кристалле с дислокациями при той же скорости удара наблюдается зарождение и рост пор.
Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования сверхвысокопроизводительными вычислительными ресурсами МГУ имени М.В. Ломоносова и вычислительных ресурсов МСЦ РАН. Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ №МК-2948.2022.1.1 и РНФ №22-71-00088.