Изучение закономерностей деформации и разрушения интерфейсных материалов и сред тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

На правах рукописи

Астафуров Сергей Владимирович

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ИНТЕРФЕЙСНЫХ МАТЕРИАЛОВ И СРЕД

Специальности 01 02 04 - механика деформируемого твердого тела, 01.04 07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск - 2007

003163942

Работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН

Научные руководители доктор физико-математических наук,

профессор Псахье Сергей Григорьевич

доктор физико-математических наук Шилько Евгений Викторович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Скрипняк Владимир Альбертович

доктор физико-математических наук, профессор Кульков Сергей Николаевич

Ведущая организация Томский государственный архитектурно-

строительный университет, г Томск

Защита состоится «26» октября 2007 г в 10 30 часов на заседании диссертационного совета Д 003 038 01 в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН по адресу 634021, г Томск, пр Академический, 2/1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН Автореферат разослан « го » сентября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета профессор Сизова О В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темьи Важным направлением механики и физики твердого тела является исследование процессов деформации и разрушения гетерогенных материалов и сред Это связано с тем, что структура реальных материалов характеризуется неоднородным строением на разных масштабных уровнях Важным структурным элементом гетерогенных материалов и сред, в существенной степени определяющим их механический отклик, являются границы раздела зерен, включений и тд При этом существует целый класс так называемых интерфейсно контролируемых (интерфейсных) материалов, деформационное поведение которых в значительной степени определяется процессами локализации деформации на границах раздела структурных элементов Класс интерфейсно контролируемых материалов достаточно широк и включает в себя, в частности, наноструктурные, композиционные материалы, иерархически организованные геологические среды и тл Таким образом, характерный масштаб структурных элементов интерфейсных материалов различной природы может составлять от долей микрона (в случае наноструктурных материалов) до тысяч километров (для литосферных плит в земной коре)

Необходимо отметить, что причины преимущественной локализации деформаций на границах раздела структурных элементов в интерфейсно контролируемых материалах разной природы различны и определяются множеством факторов, среди которых можно отметить характерные размеры структурных элементов, размеры и строение границ раздела и т д В качестве примера можно привести наноструктурные материалы, в которых реализация традиционных дислокационных механизмов деформации в объеме зерен ограничена их малыми размерами На более высоком масштабном уровне в геологических средах деформации локализуются преимущественно на активных границах раздела (разломах, трещинах), характеризующихся высоким содержанием повреждений и относительно низкими прочностными свойствами Несмотря на различия в причинах локализации деформаций на границах раздела, общей особенностью интерфейсных материалов является то, что преимущественным механизмом деформации среды является относительное проскальзывание структурных элементов Поэтому исследование общих закономерностей и особенностей поведения интерфейсных сред на разных масштабных уровнях является актуальной фундаментальной проблемой, поскольку позволяет расширить существующие представления о сложных деформационных процессах, происходящих в гетерогенных материалах, а также может способствовать развитию подходов к разработке новых материалов, обладающих уникальными прочностными и другими физико-механическими и эксплуатационными свойствами

Поведение интерфейсно контролируемых материалов определяется действием целого комплекса факторов на разных масштабных уровнях Экспериментальное установление влияния конкретных структурных особенностей на макроскопический отклик материала при его деформировании зачастую бывает проблематичным Поэтому теоретическое исследование особенностей поведения интерфейсно контролируемых материалов в сложных условиях нагружения с использованием методов численного моделирования позволит не только расширить существующие фундаментальные представления об отклике таких систем, но может представлять интерес с точки зрения возможных практических приложений Необходимо отметить, что характер деформации и разрушения твердого тела в существенной степени определяет-

ся видом напряженно-деформированного состояния и условиями нагружения Ряд экспериментальных и теоретических данных свидетельствует о том, что вибрационные воздействия в существенной степени способны влиять на режим деформирования и разрушения гетерогенных материалов Поэтому представляется важным проведение теоретических исследований особенностей деформации и разрушения интерфейсно контролируемых сред в условиях вибрационных воздействий.

Перспективным инструментом теоретических исследований сложных механических процессов в твердом теле является активно развивающийся в последнее десятилетие метод подвижных клеточных автоматов, являющийся представителем дискретного подхода в механике деформируемого твердого тела Выбор данного метода обусловлен рядом преимуществ при моделировании отклика сложных гетерогенных сред Среди них необходимо отметить возможность непосредственного моделирования процессов зарождения и развития повреждений, формирования трещин, эффектов множественного разрушения и перемешивания масс

Целью диссертационной работы является теоретическое изучение на основе компьютерного моделирования основных закономерностей механического отклика интерфейсных материалов и сред, границы раздела которых характеризуются высокой деформационной способностью, в сложных условиях нагружения Для достижения указанной цели в работе ставились следующие задачи

1 Изучить особенности механического отклика интерфейсных материалов, находящихся в сложном напряженном состояния, в условиях вибрационных воздействий

2 Исследовать влияние изменения физико-механических свойств поверхностного слоя образцов интерфейсных материалов на их деформационный отклик

3. Исследовать закономерности процессов деформирования и накопления повреждений на активной границе раздела элементов интерфейсной среды в сложных условиях нагружения 4 Исследовать возможность оценки уровня локальных сдвиговых напряжений на активных границах раздела в блочных средах Положения, выносимые на защиту: 1 Обоснование зависимости величины предельной деформации интерфейсно

контролируемых материалов и сред от частоты вибрационного воздействия 2. Возрастание величины предельной деформации образцов интерфейсных материалов в условиях циклического воздействия при увеличении уровня предварительно приложенных напряжений

3 Результаты, показывающие роль свободной поверхности в формировании периодического распределения деформаций и его влияние на величину деформационной способности образца.

4 Способ сейсмически безопасного снижения уровня локальных напряжений в геологических интерфейсных средах, основанный на изменении физико-механических характеристик границ раздела и использовании вибрационных воздействий.

5 Подход к диагностике уровня локальных сдвиговых напряжений во фрагментах активных границ раздела в блочных геологических средах на основе регистрации и анализа смещений, инициируемых динамическими воздействиями Научная новизна:

1 В рамках метода подвижных клеточных автоматов предложена структурная

модель интерфейсных материалов и сред для исследования закономерностей их механического отклика 2 Показано, что вибрационное воздействие на предварительно нагруженные образцы интерфейсных материалов с частотами, превышающими первые моды собственных частот моделируемой системы, может приводить к увеличению их предельной деформации 3. Показано, что повышение уровня предварительного нагружения образцов интер-фейсно контролируемых материалов приводит к росту количества границ раздела, напряженное состояние которых близко к пределу упругости, и, как следствие, деформационной способности материала при вибрационном воздействии

4 Показаны влияние свободной поверхности на распределение деформаций в нагружаемом образце и возможность управления этим распределением путем изменения свойств поверхностных слоев

5 Теоретически и экспериментально показана возможность инициации относительных сдвиговых смещений в плавном режиме тектонического крипа по активным границам раздела в блочных геологических средах путем комбинированного воздействия, связанного с изменением физико-механического состояния границ и высокочастотным вибрационным воздействием

6 Показана возможность диагностики уровня локальных сдвиговых напряжений во фрагментах активных границ раздела в блочных средах на основе анализа динамики изменения смещений, инициируемых динамическими воздействиями Научная и практическая ценность

Предложенная в работе структурная модель интерфсйсно контролируемых мате-риачов и сред, реализованная в рамках метода подвижных клеточных автоматов, может быть успешно использована для теоретического изучения процессов деформации и разрушения различных гетерогенных структур в сложных условиях нагружения

Полученные зависимости деформационного отклика модельных обращов интерфейсных материалов от частоты циктического воздействия и величины исходного напряженного состояния могут лечь в основу новых вибрационных методов обработки и повышения эксплуатационных характеристик различных элементов конструкций и механизмов, выполненных из таких материалов

Результаты компьютерного моделирования влияния физико-механических свойств поверхностных границ раздела на деформационные характерно! ики интерфейсных материалов расширяют существующие представления о важной роли поверхности в процессе деформации гетерогенных материалов и сред

Показанная в работе принципиальная возможность техногенного управления смещениями во фрагментах зон сейсмически активных разломов путем комбинированного воздействия обводнением и высокочастотных вибраций может лечь в основу новых сейсмически безопасных методов высвобождения накопленной в среде потенциальной энергии

Предложенный подход к оценке близости относительного уровня локальных сдвиговых напряжений к критическому в высоконапряженных фрагментах активных границ раздела в блочных геологических средах может быть использован при разработке новых вибрационных методов диагностики их напряженного состояния

Обоснованность и достоверность результатов расчетов и выводов, сформулированных в диссертации, обеспечиваются корректностью постановки

решаемой задачи и ее частных вариантов, их физической обоснованностью, выбором подходящего метода численного решения и проведением тестовых расчетов, непротиворечивостью полученных результатов и их соответствием в предельных случаях теоретическим результатам, известным из литературы, а также имеющимся экспериментальным фактам

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на международных конференциях по физической мезомеханике (г Томск, 2004, 2006, Пат-рас, Греция, 2004), школах-семинарах молодых ученых «Современные проблемы физики, технологии и инновационного развития» (г Томск, 2003, 2004,2005), международных научных студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (г Новосибирск, 2003, 2004), Международной конференции «Computer Aided Design of Advanced Materials and Technologies» - CADAMT (г Томск, 2003), Международной конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы механики» (г Хабаровск, 2003), региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука Техника Инновации» (НТИ-2003) (г Новосибирск, 2003), всероссийских конференциях молодых ученых «Физика и химия высокоэнергетических систем» (г Томск, 2004, 2005), Международной научно-практической конференции студешов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (г Томск, 2004), международных конференциях «Advanced Problems m Mechanics» -АРМ (г Санкт-Петербург, 2003, 2004), всероссийских семинарах «Геомеханика и 1еофжика» (г Новосибирск, 2004, 2005, 2006), международных конференциях по вычислительной механике и современным прикладным программным системам «ВМС11ПС» (г Алушта, Украина, 2005, 2007), Международной конференции реформация и разрушение материалов» (г Москва, 2006)

Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в 29 работах Перечень важнейших из них приведен в конце автореферата Астафуров С В является соавтором патента Российской Федерации на изобретение №2273035 «Способ управления режимом смещений во фрагментах сейсмоактивных тектонических разломов»

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка цитируемой литературы, содержит 70 рисунков, 1 таблицу, библиографический список из 174 наименований - всего 171 страница

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, перечислены полученные в диссертации новые результаты, показана их практическая ценность, представлены положения, выносимые на защиту, и описана структура диссертации

В первом разделе приведены обзор основных подходов к моделированию процессов деформации и разрушения гетерогенных материалов и сред, а также ряд проблем, связанных с необходимостью учета различных структурных факторов Проведен сравнительный анализ основных методов моделирования механического поведения деформируемого твердого тела, используемых в рамках континуального и дискретного подходов Рассмотрены наибопее широко используемые модели, применяемые при описании неупругого отклика гетерогенных систем в рамках методов механики сплошных сред и методов частиц На основе анализа литературных данных дается определение класса так называемых интерфейсно контролируемых (или интерфейсных) материалов и сред, границы раздела которых

характеризуются относительно высокой деформационной способностью, рассмотрены основные особенности их строения, а также механизмы деформации и разрушения на различных масштабных уровнях. Проанализированы основные преимущества и недостатки некоторых континуальных и дискретных методов моделирования деформационных процессов в интерфейсных материалах и средах. Описаны основные преимущества метода подвижных клеточных автоматов, основной формализм метода, приведены общие выражения, описывающие взаимодействия подвижных клеточных автоматов и уравнения движения. Изложена реализация модели малых упруго-пластических деформаций в рамках метода подвижных клеточных автоматов. Показана перспективность использования метода подвижных клеточных автоматов для моделирования основных закономерностей отклика и разрушения интерфейсно контролируемых материалов.

Второй раздел посвящен теоретическому исследованию общих закономерностей отклика интерфейсно контролируемых материалов и сред в сложных условиях нагружепия. В работе использовалась двумерная модель интерфейсной среды, в рамках которой структура материала представлялась в виде ансамбля упругих элементов (блоков), разделенных пластичными границами раздела (рис. 1, а). Для блоков задавалась линейная функция отклика (кривая 1 на рис. 1,6), функция отклика автоматов интерфейсных областей имела длинный необратимый участок (кривая 2 на рис. 1,6). Расчеты проводились в приближении плосконапряжепного состояния. Необходимо отметить, что подобное представление интерфейсных материалов хотя и является идеализированным, по качественно верно отражает основные особенности их структуры и отклика.

350300250

то

С 200

2 150 100 50 0

а)

О 0,25 10

20 30

е, %

б)

Рис. I. Структура модельного образца интерфейсного материала (а) и функции отклика компонентов (б): I -блоки, 2 - границы раздела (пунктирная линия соответствует разгрузке).

В работе проводилось моделирование теста на изгиб консольной балки. Выбор данного вида испытаний связан с возможностью реализации в объеме материала сложного напряженного состояния с элементами растяжения, сжатия и изгиба. Рассматривались образцы с линейными размерами ¿=3 см и //=1 см (где £ и // -длина и высота образца соответственно). Иагружение представленного на рис. 1, а образца осуществлялось следующим образом. Левый край фиксировался неподвижным зажимом, а механическое воздействие задавалось движением нагружающего элемента и осуществлялось в 2 стадии. На первой из них к нагружающему элементу прикладывалась направленная вертикально вниз постоянная сила /'о и система выдерживалась до установления силового равновесия. Величина силы выбиралась таким образом, чтобы к моменту установления в системе силового

равновесия в значительной доле границ раздела быт достигнут предел текучести На втором этапе к нагружающему элементу прикладывалась циклическая нагрузка, которою можно представить в следующей форме ' 1тй \

- , - 1)х Г < / < (А - 0,5)х Т, ) ^ ' /0, (к-0,5)хТ<КкхТ,

где V,| - амплитуда изменения скорости, I - время, Т - период воздействия, к = 1,2,3 - номер цикла Как видно из соотношения (1), в течение первого полупериода каждого цикла воздействия задавалось принудительное смещение нагружающего элемента вниз В течение второго полупериода цикла действовала только пос!оянная сила /"о (таким образом, релаксационные процессы осуществлялись в нагруженном состоянии) При циклическом нагружении важными параметрами моделируемой системы являются собственные частоты, связанные с распространением по образцу продольной и поперечной упругих волн Их значения для исследуемого образца заключены в интервале между ^ = Кх/2£ и у), - У^/2Н, где '7И ч - скорости продольной и поперечной звуковых волн в материале (для рассматриваемой системы у^/у)] =0,23).

Результаты расчетов показывают, что разрушение образца при всех значениях частот ы нафужения происходит путем генерации и накопления повреждений вблизи фиксированного левого края При этом частота воздействия Vсущественно влияет на величину деформационной способности образца, определяемой через вертикальное смещение нагружающего элемента в момент разрушения б/тах (рис 2)

Рис 2 Зависимости приведенного максимального смещения нагружающего элемента с1„тИ (а) и полной энергии циклического нагружения £гпах (б) от относительного значения частоты вибрации ^Ая

На представленной на рис 2, а кривой зависимости предельного смещения ^шах^ от частоты вибрации v каждая точка соответствует отдельному расчету вибрационного нафужения с соответствующей частотой Здесь частота нагружения v отнесена к максимальной собственной (V},), а предельное смещение нагружающего элемента - к длине образца I На кривой можно выделить три характерных участка 11а первом (при частотах нагружения, не превышающих удвоенную максимальную собственную частоту) деформационная способность меняется хотя и сложным образом, но относительно слабо и при этом не возрастает На втором участке (V происходит значительный (в данном случае почти двукратный)

рост предельного смещения При дальнейшем увеличении частоты вибрации (V»!'®,) деформационная способность выходит на новый стационарный уровень и в дальнейшем практически не меняется На рис 2, б показана зависимость полной энергии вибрационного воздействия, затраченной на разрушение образца, от частоты Она также характеризуется тремя основными участками Необходимо отметить, что величина этой энергии есть отражение способности материала поглощать энергию нагружения без образования макротрещин.

Анализ результатов моделирования показывает, что увеличение деформационной способности интерфейсного материала при «высоких» частотах на1 ружения (превышающих собственные) связано с изменением распределения необратимых деформаций в образце Так, на рис 3 показано послойное распределение но длине образца нормальных и сдвиговых деформаций на границах раздела для трех частот нагружения Из рисунка можно видеть, что возрастание деформационной способности материала при высоких частотах нагружения связано, прежде веет, с увеличением объема, в котором имеет место преимущественная локализация необратимых деформаций на границах раздела блоков В частности, основным отличием «высокочастотной» кривой 3 на графиках является накопление значительных деформаций во второй четверти образца Это позволило размыть концентратор напряжений вблизи захвата и тем самым увеличить интегральную деформационную способность всего образца и его способность поглощать энергию нагружения

Рис 3 Послойное распределение по длине образца нормальных (а) и сдвиговых (б) деформаций на межблочных границах 1 - v =0,1 * у1н, 2 - v =0,6* у1н,3- у =6х ^

При исследовании закономерностей механического отклика предварительно нагруженных интерфейсных материалов представляется важным проанализировать влияние приложенного напряженного состояния на их деформационную способность Для этого исследовался деформационный отклик образцов ингсрфейсно контролируемых материалов на вибрационные воздействия при разных значениях силы предварительного нагружения Ро

На рис. 4 представлены зависимости максимального смещения нагружающего

элемента к,,,,, от относительного значения частоты вибрации при удельных значениях силы предварительного нагружения == 50 МПа и <Тр = Ро /^¡оаЛг = 60 МПа, где - площадь поверхности нагружающего элемента (рис 1, а) Сравнение кривых показало их сходный характер, а именно наличие трех основных участков (рис 4) При этом характерные величины предельной деформации (¡т,„Д. для образца с <Тд =60 МПа приблизительно в 1,5 раза превышают

соотве1ствующие значения для образца с ст]0 = 50 МПа во всем рассматриваемом интервале частот нагружения По-видимому, это связано с тем, что при уменьшении величины Р0 уменьшается объемная доля границ раздела, вовлеченных в процесс интенсивного пластического деформирования Локализация деформаций в отдельных ишерфейсных областях или их фрагментах приводит к инициации повреждений и грсщип при меньших значениях полной деформации образца

Рис 4 Графики зависимостей максимального смещения нагружающего элемента с/тах/£ от относительного значения частоты вибрации у/и], \-а'0=50 МПа, 2- а* =60 МПа

•'"и

Третий раздел посвящен анализу влияния физико-механических свойств поверхностных слоев интерфейсных материалов на характер распределения деформаций в объеме образцов и величину их деформационной способности Отметим, что при рассмотрении важнейших факторов, определяющих характер деформирования и разр> шения интерфейсных материалов, необходимо принимать во внимание наличие свободной поверхности образца В сложных условиях нагружения наличие свободной поверхности может приводить к тому, что деформационный отклик поверхностных слоев может существенно отличаться от поведения материала в объеме образца Это может проявляться, в частности, в формировании сложного распре-де тения деформаций в поверхностном слое и оказывать существенное влияние на механический отклик материала в целом Поэтому в настоящей работе проведено исследование характера пространственного распределения деформаций на границах раздела структурных элементов моделируемого образца интерфейсного материала

Анализ результатов моделирования показал наличие периодического профиля распределения деформаций по длине образца Так на рис 5, а приведены Фурье-оценки спектральной плотности распределений сдвиговых деформаций по длине образца для поверхностных слоев различной толщины На кривых ярко выражен пик, соответствующий максимальному периоду изменения деформационного профиля в поверхностном слое (Гх/£=0,22, где Тк - пространственный период изменения деформационного профиля, Ь — длина образца) Анализ полученных результатов показал, что возникновение периодическою профиля распределения деформаций связано именно с влиянием свободной поверхности, поскольку амплитуда основного а также других менее выраженных пиков, быстро убывает с глубиной (кривые 13 на рис 5, а) Характер <оатухания» основного пика можно видеть на рис 5, б Из рисунка видно, что скорость этого «затухания» максимальна в верхней половине образца и убывает с глубиной Таким образом, в данных условиях нагружения свободная поверхность формирует концентраторы напряжений разной интенсивности и тем самым оказывает влияние на процессы деформирования и разрушения образца в целом В связи с этим в работе проанализирована возможность направленного изменения параметров распределения деформаций в образце путем изменения физи-ко-мехлшчсских свойств поверхностного слоя

0 033 0 030 С 027 ^ 0 024 | 0 021 0018

0 015

0 0121 ¿л^"*

0 0091--т——г

3 4

.. I. II

0 0007 0.0006 0.0005

■з >

'S 50.0004 0.0003 0.0002 0,0001

'CT П.« 0,22 / ! N:'1 0.0007, 0.0006 0.0005

/,'' IV2 \ 1 g.0.0004

"" 0,0003 0,0002

0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0.5 Iipucrpaiiciценным лсрнол ii'JL) ^

0,0 0,2 0.4 0,6 0,8 1,0 Толшшш поверхностного слой {h//l)

Рис. 5. Фурье-оценки спектральной плотности распределений сдвиговых деформаций по длине образца при v = (1 - h/H = 0,07, 2 - h/H = 0,25, 3 - h/H = 0,5) (а); зависимость амплитуды деформационного профиля с периодом 7'х//^=0,22 от толщины поверхностного слоя (б).

В работе рассматривались образцы, представленные на рис. 1,а, с модифицированным поверхностным слоем (толщина модифицированного слоя составляла 0,07х//, где И - высота образца). Модификация заключалась в одновременном изменении модуля Юнга и предела упругости автоматов границ раздела пропорционально безразмерному параметру модификации К. На рис. 6, а показаны три функции отклика, соответствующие ^модифицированным (/<"=1) и модифицированным (К- 0,8 и К =0,6) границам раздела блоков (кривые 2). При этом в работе полагалось, что модификация поверхности не приводит к изменению размеров структурных элементов и границ раздела, а также прочности и предельной деформации модифицируемого материала. 350 л ; 300 1/ 2501 /

-К= I ■ Л'=0.8 - K-ÜA

С 200 5 .150 О

100 50

0,000,25 10

20 30 е,%

40 50

0,055 0.050 0,045 0,040 0,035 ^0.030 0,025 0.020 0,015 0,010

О)

0,0 0.5 1.0 1,5 2,0 2.5 3.0 3,5 4,0 4,5

v/v!! б)

Рис. 6. Функции отклика автоматов материалов моделируемого образца (1 - блоки, 2 - границы раздела) (а); графики зависимостей приведенного максимального смещения нагружающего элемента с/ттИ от относительного значения частоты вибрации :(1 -К=]; 2-^=0,8,3-^=0,6) (б).

Результаты расчетов показали, что уменьшение модуля Юнга и предела упругости поверхностных границ раздела приводит к росту деформационной способности рассматриваемых образцов во всем интервале частот нагружения (рис. 6, б). Как показал анализ распределений деформаций в модифицированных образцах, это связано с уменьшением амплитуды доминирующей периодической соста&тяющей деформационного профиля и общим снижением амплитуд периодических составляющих во всем рассматриваемом интервале пространственных периодов (рис. 7, а). Это означает, что описанная модификация поверхности привела к более равномерному распределению деформации в объеме образца, что позволило размыть существующие кок-центраторы напряжений и затормозить процессы локализации деформации.

0,0007 0,0006 0,0005 "5-0.0004

0,8

^ 0.0003

0.0002 0.0001 0.0000

-А'=1

-----Л-=0,8

-------0,6

0.05 0,1 0.2 0,3 0,4 0.5 Пространственный период (/7/_)

-0,64--,-.-,---,----г—

■0,030 -0,015 0,000 0,015 0,030

б)

е

Рис, 7. Фурье-оценки спектральной плотности распределений сдвиговых деформаций по длине образца (I - К= 1, 2 - К=0,6) (а); распределение вкладов сдвиговых деформаций в образце при к = ^^ (б).

Необходимо отметить, что при анализе распределения деформаций на границе раздела представляется важным исследование не только его пространственного характера, но и особенностей распределения локальных деформаций по величине. Для построения данных распределений в образце определялись максимальное и минимальное значения соответствующей деформации в парах автоматов и полученный диапазон разбивался на интервалы. Для каждого интервала выделялись пары автоматов с соответствующими ему значениями деформации. Деформационный вклад интервала определялся суммарным значением соответствующих деформаций этих автоматов. На рис. 7, б показано распределение сдвиговых деформационных вкладов в исходном и модифицированных образцах. Можно видеть, что деформационная способность образцов интерфейсных материалов обеспечивается, главным образом, малыми деформационными вкладами, распределенными на большом количестве границ раздела. При этом вклад интерфейсных областей, характеризующихся большими деформациями, является незначительным. Как следует из рис. 7, б, рост интегральной деформационной способности образцов с модифицированной поверхностью обусловлен, главным образом, увеличением числа «слабодеформированных» интерфейсных областей. Таким образом, рассмотренный вариант модификации поверхностных слоев приводит к увеличению объемной доли границ раздела, вовлеченных в процессы накопления необратимых деформаций при вибрационных воздействиях.

В четвертом разделе проведено теоретическое и экспериментальное исследование закономерностей механического отклика активных границ раздела в геологических средах на динамические, в том числе вибрационные, воздействия. Актуальность изучения поведения интерфейсно контролируемых геологических сред связана с рядом их преимуществ, среди которых можно отметить следующие. Так, иерархическая организация блочной структуры земной коры дает возможность проводить исследование процессов локализации деформации на различных масштабных уровнях. Кроме того, геологические среды предоставляют уникальную возможность исследовать деформационные процессы на единичных границах раздела в режиме реального времени. Известно, что основные механические и геофизические процессы в геологических средах происходят именно на границах раздела структурно-тектонических блоков - в зонах активных разломов. Поэтому в работе была развита структурная модель фрагмента активного разлома. На рис. 8, а приведена структура одного из модельных образцов. Он состоит из трех основных блоков: «левого» и «правого» крыльев разло-

ма (которые, в свою очередь, являются фрагментироианными), а также внутрираз-ломной области, заполненной материалом со свойствами, имитирующими механические характеристики катаклазированпого вещества. Использовались функции отклика блоков и границ раздела, аналогичные приведенным на рис. 1, б.

а) б) в)

Рис. 8. Структура и схема нагружения моделируемого фрагмента разлома: о) структура; б) задание исходного напряженного состояния; в) условия нагружения (относительное тангенциальное смещение с постоянной скоростью (У0) + вибрация (У„„-,р)).

левое крыло

правое крыло

Как показывают приведенные выше результаты расчетов, поведение интерфейсных материалов определяется не только частотой циклического воздействия, но и состоянием (физико-механическими свойствами) границ раздела. Поскольку проницаемость границ раздела в геосредах на несколько порядков выше, нежели в объеме блоков, то управление состоянием зоны разлома может осуществляться ее обводнением. Поэтому в настоящей работе исследовался отклик как исходного, так и обводненного активного разлома. При этом обводнение моделировалось неявно, путем модификации функции отклика части автоматов внутриразломной области модельной системы (доля «обводненных» автоматов составляла около 50%).

Нагружение модельного фрагмента разлома осуществлялось в 2 стадии. На первой задавалось предварительное напряженное состояние (рис. 8, б). По окончании релаксации системы, на второй стадии, задавалось относительное тангенциальное смещение крыльев вдоль линии разлома со скоростью, содержащей постоянную и периодически изменяющуюся компоненты (рис. 8, в).

На рис. 9 приведены зависимости силы сопротивления необводненного и обводненного модельного фрагмента активного разлома сдвиговому деформированию. Можно видеть, что насыщение жидкостью приводит к значительному (в несколько раз) удлинению участка квазипластического отклика при общем уменьшении величины силы сопротивления, достигающем 30% (кривые 1 и 2). Одним из следствий этого является тот факт, что закачка жидкости в «сухой» разлом с высоким уровнем напряжений может спровоцировать достаточно большие необратимые смещения.

Наложение высокочастотного циклического воздействия приводит к трансформации квазипластической стадии в достаточно протяженное плато (кривая 3 на рис. 9), в пределах которого среднее значение силы сопротивления, даже с учетом «осцилляции», изменяется слабо (не более 10%). Одним из следствий этого результата является то, что на данной стадии существенный рост смещений краев разлома возможен без существенного увеличения нагрузки. Таким образом, совместным использованием насыщения фрагмента зоны разлома жидкостью и вибрационного воздействия можно направленным образом инициировать смещения по разлому в квазивязком режиме, не сопровождающемся сильными сейсмическими «всплесками».

к

Е 0,6

0,00 0,05

0,10 0,15 0,20

0,25 0,30

Рис. 9. Зависимости относительного значения силы сопротивления (^ши/^пах) от величины относительного тангенциального смещения крыльев разлома (/Л/,//гд):

1 - необводненный фрагмент разлома, режим смещения с постоянной скоростью;

2 - обводненный фрагмент разлома, режим смещения с постоянной скоростью;

3 - обводненный фрагмент разлома; режим смещения с вибрацией {у—1,4*г").

Экспериментальное изучение совместного влияния обводнения и вибраций на режим смещений проводилось на фрагменте Ангарского разломе северо-западного простирания, относящемся к Байкальской рифтовой зоне. На рис. 10 приведен вид исследуемого фрагмента зоны разлома. Видно, что в одно из крыльев разлома встроен фундамент металлической башни солнечного оптического телескопа. Под воздействием ветровой нагрузки происходит раскачивание металлической конструкции башни с частотой, достигающей 1 Гц, и амплитудой, определяемой характеристиками ветра. Раскачивающаяся башня через фундамент оказывает знакопеременное воздействие на одно из крыльев зоны разлома, выполняя роль «естественного» вибратора. В ходе натурного эксперимента через специально пробуренную скважину в зону разлома закачивалась вода. Особенностью эксперимента являлось то, что вода заливалась практически в плоскость сместителя на глубине.

И

Рис. 10. Вид изучаемого фрагмента зоны Ангарского разлома. Белой шгрихпунк-тирной линией отмечена линия разлома. Маркером «Н» показано расположение скважины, используемой для закачки воды в зону разлома. Расположенная слева от линии разлома конструкция является башней солнечного оптического телескопа.

Мониторинг сдвиговых смещений по разлому показал, что локальное обводнение и вибрационное воздействие инициировали аномальную по своим характеристикам активизацию зоны разлома. Так, на рис. 11 приведены записи относительных тангенциальных (сбросо-сдвиговых) смещений берегов разлома в течение двух недель после бурения скважины и закачки воды. Сравнение этой кривой с кривой характерных двухнедельных смещений в это время года показывает как десятикратное увеличение наклона кривой, так и общую активизацию зоны разлома. При этом полная величина необратимых смещений превысила 10 мм, что соответствует приблизительно трехлетней норме и является показателем действительно аномальной активности фрагмента зоны разлома, ранее не регистрируемой. Полученные теоретические и экспериментальные результаты позволили предложить новый подход к техногенному управлению смещениями в зонах сейсмически активных разломов или их высоконапряженных фрагментов с целью снижения локальных напряжений. Разработка защищена патентом РФ №2273035.

Рис. 11. Сбросо-сдвиговые смещения но Ангарскому разлому: сплошная линия — смещения в течение первых двух недель после локального обводнения (лето 2004 г.); штрихпунктирная линия - типичные двухнедельные смещения для данного разлома в это время года (данные усреднены по предыдущим годам).

Важной проблемой » задаче об инициации смещений по активным разломам земной коры является выявление высоконапряжепных фрагментов разломных зон. Специальные натурные эксперименты, проводимые в 2003 - 2006 гг на описанном фрагменте Ангарского разлома, показали, что уменьшение уровня локальных напряжений приводит к снижению амплитуды относительных смещений блоков, инициированных локальными динамическими воздействиями. Это позволило предположить возможность оценки уровня действующих на границе раздела сдвиговых напряжений путем регистрации и анализа деформационного отклика фрагмента разлома на локальные импульсные воздействия. В основе анализа результатов измерений должно лежать знание о количественных и качественных характеристиках деформационных процессов, протекающих на активных границах раздела. При этом если количественные параметры являются индивидуальными для конкретного разлома и должны определяться в ходе эксперимента, то для выявления характера зависимости величины инициированных динамическими воздействиями подвижек по границе раздела от уровня действующих сдвиговых напряжений необходимо привлечение теоретических исследований. В настоящей работе такие исследования проводились с применением развитой структурной модели фрагмента активного разлома.

На рис. 12, а приведена структура моделируемой границы раздела элементов блочной среды. Образец состоял из двух монолитных блоков, разделенных границей раздела (использовались функции блоков и материала границы раздела, аналогичные приведенным на рис. 1,6). Напряженное состояние системы задавалось приложением к верхней поверхности образца постоянной силы, имеющей нормальную и сдвиговую компоненты. Нижияя поверхность образца фиксировалась. Для эффективного учета влияния инерционных и диссипативных характеристик окружения рассматриваемого фрагмента среды на автоматы боковых поверхностей блоков, а также на слои материала вблизи верхней и нижней поверхностей, действовали дополнительные вязкие силы. В проведенной серии расчетов динамическое воздействие на фрагмент разлома задавалось путем приложения к верхнему блоку импульса, соответствующего скорости Ух=0,2 м/с. В процессе движения кинетическая энергия блока уменьшалась за счет действия вязких сил на боковых границах, а также расходовалась на необратимое деформирование автоматов внут-риразломного материала. В результате этих процессов верхний блок останавливался, пройдя некоторое расстояние вдоль границы раздела. Расчеты проводились при различных значениях сдвиговой компоненты приложенной силы Рх.

г

В -2

1 ^ 1>

б *

22 24 26 28 30 ИЮЛЬ

3 5 7 <ш ус 1

Vй», 6)

Рис. 12. Структура и схема нагружения модельной границы раздела (а) и диаграмма сдвигового деформирования системы с постоянной скоростью (б): Ртлх -максимальная сила сдвигового сопротивления, - величина смещения верхнего блока, (/), - толщина границы раздела.

Результаты расчетов показали, что зависимость смещения верхнего блока, инициированного импульсным воздействием, от величины действующих сдвиговых напряжений имеет пороговый характер. При этом пороговые точки данной зависимости связаны со сменой основных участков на диаграмме сдвигового деформирования рассматриваемой системы (рис. 12, 6) Из рис. 13 видно, что при малых значениях приложенной сдвиговой силы Рх (ниже точки «А») данная зависимость практически не возрастает. Последующее увеличение уровня действующих сдвиговых напряжений приводит к ярко выраженному росту данной зависимости, а также скорости этого роста. Таким образом, зная величину приложенного импульса и инициированного им смещения, по исследуемой границе раздела можно провести оценку близости напряженного состояния фрагментов реальных разломов к предельному значению, при котором может произойти неустойчивая подвижка. Для этого необходимо построение так называемых калибровочных кривых, один из вариантов которых представлен на рис. 13. Подобные кривые могут быть получены на основе лабораторных или натурных экспериментов, а также компьютерного моделирования.

Рис. 13. Зависимость величины инициированного импульсом тангенциального смещения активного блока (/^/йя,) от уровня сдвиговых напряжений на границе раздела (Рх /^тах ).

ВЫВОДЫ

На основе структурной модели интерфейсных материалов и сред показано, что вибрационное воздействие с частотами, превышающими собственные значения для исследуемых образцов, приводит к повышению их способности «поглощать» механическую энергию без формирования макротрещин и, как следствие, увеличению деформационной способности.

2 Показано, что увеличение уровня приложенных напряжений в образцах интерфейсных материалов приводит к росту их деформационной способности при вибрационных воздействиях. Это связано с возрастанием доли границ раздела, напряженное состояние которых близко к пределу текучести, вследствие чего локализация необратимых деформаций происходит на большем числе межблочных интерфейсов

3 Анализ результатов моделирования деформирования образцов интерфейсных материалов показал, что свободная поверхность определяет периодический характер распределения деформаций. Изменение физико-механических свойств поверхностных слоев приводит к изменению характеристик деформационного распределения и, в конечном счете, влияет на процессы деформации и разрушения образца в целом

4 В работе предложен новый подход к управлению смещениями в зонах сейсмически активных разломов или в их высоконапряженных фрагментах в «квазивязком» режиме, который может быть использован при разработке методов сейсмически безопасного снижения уровня локальных напряжений в геологической среде

5 Теоретически и экспериментально обоснован новый подход к оценке относительного уровня локальных сдвиговых напряжений в высоконапряженных фрагментах активных границ раздела блоков земной коры, в основе которого лежит регистрация и анализ относительных смещений блоков горной породы, инициируемых локальным динамическим воздействием

Основное содержание диссертации изложено в работах.

1 Астафуров СВ., Шилько ЕВ, РужичВВ, Псахье С Г Изучение отклика и разрушения материалов со сложной внутренней структурой Результаты компьютерного моделирования // Современные проблемы физики, технологии и инновационного развития Сб статей молодых ученых. - Томск. Изд-во Том ун-та, 2003 -С 4-6

2 Псахье С Г, Шилько ЕВ, Астафуров СВ Изучение особенностей механического отклика материалов с границами раздела, характеризующимися высокой деформационной способностью//Письма в ЖТФ -2004 -Т ЗО.-Вып 6 -С 45-51

3 Шилько ЕВ, Астафуров C.B., Псахье С Г Исследование отклика и разрушения материалов со сложной внутренней структурой при вибрационном нагружении Результаты компьютерного моделирования // Физическая мезомеханика - 2004. -Т 7 - Спец выпуск, часть 2 - С 269-272

4 Астафуров С.В, Шилько ЕВ, Псахье С Г Изучение общих закономерностей отклика интерфейсных материалов и сред, находящихся в сложных условиях нагружения // Известия вузов Физика - 2005 - № 6 - С 5-7

5 Астафуров СВ., Шилько ЕВ, Псахье С Г Особенности деформационного отклика материалов и сред с интерфейсной структурой на периодические воздействия // Сб статей по материалам I Международной конференции «Деформация и разрушение материалов» -М Интерконтакт Наука, 2006 -Т 2 - С 713-716

6 Астафуров СВ., Шилько ЕВ, Ружич В В, Псахье С Г Теоретическое изучение поведения интерфейсных сред на различных масштабных уровнях в сложных условиях нагружения // Материалы XIV международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС-2005) -М Вузовская книга, 2005 -С 50-51

7 Астафуров C.B., Шилько Е В , Псахье С Г Изучение влияния размеров структурных элементов на отклик материалов с большой долей границ раздела при

вибрационном воздействии // Материалы докладов региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых в 6-ти частях - Новосибирск Изд-воНГТУ,2004 -Ч2-С 84-85

8 Астафуров СВ., Шипько ЕВ, Псахье CT Теоретическое изучение влияния механических характеристик приповерхностных слоев интерфейсных материалов на их деформационный-.отклик в сложных условиях нагружения // Материалы 15-й международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (ВМСППС-2007) -М Вузовская книга, 2007 -С 58-59

9 Ружич ВВ, Псахье С Г, Борняков CA, Смекалин ОП, Шшько ЕВ, Чер-ныхЕН, Чечельницкий ВВ, Астафуров C.B. Изучение влияния виброимпульсных воздействий на режим смещений в зонах сейсмоактивных разломов // Физическая мезомеханика. - 2003 -Т 6 -№1 -С 41-53

10 Псахье С Г, Ружич В В, Шшько ЕВ, Астафуров C.B., Смекалин ОП Изучение влияния водонасыщения и вибраций на режим смещений в зонах разломов И Физическая мезомеханика - 2004 - Т 7 - № 1 - С 23-30

11 Shüko Е V, Astafurov S. V., Psakhie S G, Ruzhich V V, Smekalin О P Complex deformation and fracture of geological mterfacial media // Proc of the Sixth International Conference for Mesomechanics held in Patras, Greece - 2004 - P 287-292

12 Астафуров СВ., Шшько ЕВ, Ружич В В, Псахье С Г Исследование влияния водонасыщения и динамических воздействий на изменение режима смещений в зонах сейсмоактивных разломов // Известия вузов Физика. - 2005 - № 6. - С. 8-10

\Ъ Астафуров С В., Шшько Е В, Димаки А В, Ружич В В, Лопатин В В, Попов В Л, Псахье С Г Изучение особенностей отклика границ раздела в разломно-блоковых средах на изменение их состояния и динамические воздействия Ч 1 Результаты мониторинга и натурных экспериментов И Известия ТПУ - 2005 -Т 308 -№5 -С 25-32

14 Psakhie S G, Ruzhich V V, Shüko E V, Popov VL, Astafurov S.V. A new way to manage displacements in zones of active faults // Tribology International - 2007 -V 40 -No 6 -P 995-1003

15 Астафуров C.B., Шшько E В, Димаки А В, Ружич В В, Лопатин В В, Шубин Б Г, Попов В Л, Псахье С Г Изучение особенностей отклика границ раздела в разломно-блоковых средах на изменение их состояния и динамические воздействия Ч 2 Результаты компьютерного моделирования // Известия ТПУ. - 2005 -Т 308 -№6 - С.33-39

16 Астафуров СВ., Шшько ЕВ, Псахье С Г Изучение влияния напряженного состояния блочных сред на характер отклика активных границ раздела при вибрационных воздействиях // Физическая мезомеханика. - 2005 - Т 8. - № 4 - С 69-75

M Астафуров С. В, Шшько ЕВ, Псахье С Г Изучение условий инициирования относительных смещений структурных элементов разломно-блоковых сред при вибрационных воздействиях//Известия ТПУ -2007 -Т. 310 -№2 -С 32-37

18 Псахье С Г, Шшько Е В, Астафуров C.B., Димаки А В, Ружич В В, Лопатин В В Новый подход к сейсмически безопасной релаксации локальных напряжений в земной коре // Труды международной конференции «Геодинамика и напряженное состояние недр Земли» - Новосибирск Изд-во Института горного дела СО РАН, 2006 - С 451-^59

Тираж 120 Заказ № 1146 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники 634050, г Томск, пр Ленина, 40

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВЫ ДИСКРЕТНОГО ПОДХОДА К ОПИСАНИЮ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

И СРЕД В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ

1.1. Проблемы моделирования гетерогенных материалов и сред

1.2. Интерфейсно контролируемые материалы и среды. Подходы к их теоретическому описанию

1.3. Метод подвижных клеточных автоматов как базовый инструмент для теоретического исследования отклика интерфейсных материалов и сред

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ОТКЛИКА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАГРУЖЕННЫХ ИНТЕРФЕЙСНЫХ СРЕД

2.1. Описание модели интерфейсно контролируемых материалов в рамках метода МСА

2.2. Исследование влияния вибрационного воздействия на отклик предварительно нагруженных интерфейсных материалов

2.3. Влияние величины исходного напряженного состояния образца на деформационную способность образцов с интерфейсной структурой

3. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ И ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ИНТЕРФЕЙСНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ДЕФОРМАЦИОННЫЙ ОТКЛИК ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

3.1. Исследование влияния объемной доли границ раздела на деформационную способность интерфейсных материалов при вибрационном воздействии

3.2. Изучение роли физико-механических характеристик поверхностного слоя на деформационные свойства материалов с интерфейсно контролируемой структурой

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОТКЛИКА АКТИВНЫХ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВЫХ СРЕДАХ НА ВИБРАЦИОННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

4.1. Теоретическое изучение влияния вибрационного воздействия и состояния границ раздела на отклик фрагментов зон сейсмоактивных разломов

4.1.1. Описание модели фрагмента зоны сейсмоактивного разлома

4.1.2. Исследование влияние параметров вибрационного воздействия (частоты и амплитуды) на отклик активной границы раздела

4.1.3. Влияние обводнения зоны разлома на режим относительных смещений блоков в условиях вибрационного воздействия

4.2. Результаты мониторинга смещений и натурных экспериментов в зонах разломов

4.3. Изучение зависимости силового отклика активных границ раздела от их напряженного состояния при вибрационных воздействиях

4.4. Изучение влияния напряженного состояния блочных сред на характер деформационного отклика активных границ раздела при динамических воздействиях

Важным направлением механики и физики твердого тела является исследование процессов деформации и разрушения гетерогенных материалов и сред. Это связано с тем, что структура большинства существующих материалов характеризуется крайне неоднородным строением, в том числе наличием зерен, включений других фаз, дефектов и несплошностей различного типа на всех масштабных уровнях [1-3]. Важным структурным элементом гетерогенных материалов и сред, в существенной степени определяющим их механический отклик, являются границы раздела зерен, фаз, включений и т.д. При этом существует целый класс так называемых интерфейсно контролируемых (интерфейсных) материалов, деформационное поведение которых в значительной степени определяется процессами локализации деформации на границах раздела структурных элементов, а также способностью интерфейсных областей поглощать закачиваемую в процессе нагружения механическую энергию. Необходимо отметить, что класс интерфейсно контролируемых сред достаточно широк и включает в себя, в частности, наноструктурные, композиционные материалы, иерархически организованные блочные геологические среды [4-9] и т.д. Таким образом, можно видеть, что характерный масштаб структурных элементов интерфейсных материалов различной природы может составлять от долей микронов (в случае наноструктурных материалов) до десятков -тысяч километров (для литосферных плит в земной коре).

Несмотря на существование ряда общих закономерностей механического отклика интерфейсных материалов различной природы, механизмы их деформационного поведения различны и в существенной степени определяются характерными размерами структурных элементов, а также размерами и строением границ раздела. В качестве примера можно привести наноструктруные материалы, то есть материалы с высокой плотностью межзеренных границ, в которых реализация традиционных дислокационных механизмов деформации в значительной степени ограничена малыми размерами зерна [5,6]. Вследствие этого механический отклик наноструктурных материалов в значительной степени определяется процессами локализации необратимых деформаций на границах раздела структурных элементов. Необходимо отметить, что строение, физико-механические характеристики и термодинамическое состояние границ раздела в наноструктурных материалах в значительной степени определяют их уникальные прочностные, усталостные и другие физико-механические свойства [5,6,10]. Поэтому многие закономерности деформации и разрушения наноматериалов могут быть установлены на основе результатов теоретического и экспериментального исследования общих закономерностей поведения интерфейсно контролируемых сред.

Ярким представителем интерфейсно контролируемых сред на более высоком масштабном уровне являются геологические среды, основной особенностью строения которых является иерархическая организация блочной структуры [11,12]. Блоки горных пород разделены нарушениями о сплошности, масштаб которых заключен в весьма широком диапазоне: от 10" м (дефекты кристаллической решетки породообразующих минералов) до 10 м (протяженность крупных тектонических разрывов). За счет этого одним из основных механизмов деформирования геологической среды под действием внутреннего поля напряжений являются относительные смещения структурных элементов (блоков горных пород) по межблочным границам, которые представляют собой высокодефектный и менее прочный материал по сравнению с материалом самих блоков. Необходимо отметить, что исследование деформационных процессов, происходящих в геологических средах, представляет огромный интерес с позиций изучения общих закономерностей поведения интерфейсно контролируемых систем.

Таким образом, исследование общих закономерностей и особенностей поведения интерфейсных сред на разных масштабных уровнях является актуальной фундаментальной проблемой, поскольку позволяет расширить существующие представления о сложных деформационных процессах, происходящих в таких системах, а также может способствовать развитию подходов к разработке новых материалов, обладающих уникальными прочностными и другими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.

Несмотря на то, что современные экспериментальные методы в материаловедении в существенной степени позволяют исследовать механизмы деформации и разрушения сложных интерфейсных сред, их экспериментальное изучение зачастую связано с существенными трудностями. В частности, поведение интерфейсно контролируемых материалов определяется действием целого комплекса факторов на разных масштабных уровнях. Поэтому зачастую бывает проблематичным установить влияние конкретных структурных особенностей на макроскопический отклик материала при его деформировании. Кроме этого, при исследовании деформационных процессов в интерфейсных геологических средах трудности связаны еще и с чрезвычайно большими размерами изучаемых объектов, существенными временами протекающих событий, а также высокой сложностью проведения экспериментов. Поэтому теоретическое исследование особенностей поведения интерфейсно контролируемых материалов в сложных условиях нагружения с использованием методов численного моделирования позволит не только расширить существующие фундаментальные представления о механическом отклике таких систем, но и представляет интерес с точки зрения возможных практических приложений.

Хорошо известно, что характер деформации и разрушения твердого тела в существенной степени определяется видом напряженно-деформированного состояния и условиями нагружения. При этом важное значение имеет не только тип, но и режим нагружения. Ряд экспериментальных и теоретических данных свидетельствует о том, что вибрационные воздействия в существенной степени способны влиять на режим деформирования и разрушения гетерогенных материалов [13-15].

Поэтому представляется важным проведение теоретических исследований особенностей деформации и разрушения интерфейсно контролируемых сред в условиях периодических (вибрационных) воздействий.

Перспективным инструментом теоретических исследований сложных механических процессов в твердом теле является активно развивающийся в последнее десятилетие метод подвижных клеточных автоматов, являющийся представителем дискретного подхода в механике деформируемого твердого тела [16]. Выбор данного метода обусловлен рядом преимуществ при моделировании отклика сложных гетерогенных сред. Среди них необходимо отметить возможность непосредственного моделирования процессов зарождения и развития повреждений, формирования трещин, эффектов множественного разрушения и перемешивания масс.

Поэтому целью диссертационной работы является теоретическое изучение на основе компьютерного моделирования основных закономерностей механического отклика интерфейсных материалов и сред, границы раздела которых характеризуются высокой деформационной способностью, в сложных условиях нагружения.

Для достижения указанной цели в работе ставились следующие задачи:

1. Изучить особенности механического отклика интерфейсных материалов, находящихся в сложном напряженном состояния, в условиях вибрационных воздействий.

2. Исследовать влияние изменения физико-механических свойств поверхностного слоя образцов интерфейсных материалов на их деформационный отклик.

3. Исследовать закономерности процессов деформирования и накопления повреждений на активной границе раздела элементов интерфейсной среды в сложных условиях нагружения.

4. Исследовать возможность оценки уровня локальных сдвиговых напряжений на активных границах раздела в блочных средах.

Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:

1. В рамках метода подвижных клеточных автоматов предложена структурная модель интерфейсных материалов и сред для исследования закономерностей их механического отклика.

2. Показано, что вибрационное воздействие на предварительно нагруженные образцы интерфейсных материалов с частотами, превышающими первые моды собственных частот моделируемой системы, может приводить к увеличению их предельной деформации.

3. Показано, что повышение уровня предварительного нагружения образцов интерфейсно контролируемых материалов приводит к росту количества границ раздела, напряженное состояние которых близко к пределу упругости, и, как следствие, деформационной способности материала при вибрационном воздействии.

4. Показаны влияние свободной поверхности на распределение деформаций в нагружаемом образце и возможность управления этим распределением путем изменения свойств поверхностных слоев.

5. Теоретически и экспериментально показана возможность инициации относительных сдвиговых смещений в плавном режиме тектонического крипа по активным границам раздела в блочных геологических средах путем комбинированного воздействия, связанного с изменением физико-механического состояния границ и высокочастотным вибрационным воздействием.

6. Показана возможность диагностики уровня локальных сдвиговых напряжений во фрагментах активных границ раздела в блочных средах на основе анализа динамики изменения смещений, инициируемых динамическими воздействиями.

Научная и практическая ценность:

Предложенная в работе структурная модель интерфейсно контролируемых материалов и сред, реализованная в рамках метода подвижных клеточных автоматов, может быть успешно использована для теоретического изучения процессов деформации и разрушения различных гетерогенных структур в сложных условиях нагружения.

Полученные зависимости деформационного отклика модельных образцов интерфейсных материалов от частоты циклического воздействия и величины исходного напряженного состояния могут лечь в основу новых вибрационных методов обработки и повышения эксплуатационных характеристик различных элементов конструкций и механизмов, выполненных из таких материалов.

Результаты компьютерного моделирования влияния физико-механических свойств поверхностных границ раздела на деформационные характеристики интерфейсных материалов расширяют существующие представления о важной роли поверхности в процессе деформации гетерогенных материалов и сред.

Показанная в работе принципиальная возможность техногенного управления смещениями во фрагментах зон сейсмически активных разломов путем комбинированного воздействия обводнением и высокочастотных вибраций может лечь в основу новых сейсмически безопасных методов высвобождения накопленной в среде потенциальной энергии.

Предложенный подход к оценке близости относительного уровня локальных сдвиговых напряжений к критическому в высоконапряженных фрагментах активных границ раздела в блочных геологических средах может быть использован при разработке новых вибрационных методов диагностики их напряженного состояния.

Положения, выносимые на защиту: 1. Обоснование зависимости величины предельной деформации интерфейсно контролируемых материалов и сред от частоты вибрационного воздействия.

2. Возрастание величины предельной деформации образцов интерфейсных материалов в условиях циклического воздействия при увеличении уровня предварительно приложенных напряжений.

3. Результаты, показывающие роль свободной поверхности в формировании периодического распределения деформаций и его влияние на величину деформационной способности образца.

4. Способ сейсмически безопасного снижения уровня локальных напряжений в геологических интерфейсных средах, основанный на изменении физико-механических характеристик границ раздела и использовании вибрационных воздействий.

5. Подход к диагностике уровня локальных сдвиговых напряжений во фрагментах активных границ раздела в блочных геологических средах на основе регистрации и анализа смещений, инициируемых динамическими воздействиями.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на международных конференциях по физической мезомеханике (г. Томск, 2004, 2006; Патрас, Греция, 2004), школах-семинарах молодых ученых «Современные проблемы физики, технологии и инновационного развития» (г. Томск, 2003, 2004, 2005), Международных научных студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» (г. Новосибирск, 2003, 2004), международной конференции «Computer Aided Design of Advanced Materials and Technologies» - CADAMT (г. Томск, 2003), Международной конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы механики» (г. Хабаровск, 2003), региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Техника. Инновации» (НТИ-2003) (г. Новосибирск, 2003), всероссийских конференциях молодых ученых «Физика и химия высокоэнергетических систем» (г. Томск, 2004, 2005), Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых и

Современные техника и технологии» (г.Томск, 2004), международных конференциях «Advanced Problems in Mechanics» - АРМ (г. Санкт-Петербург, 2003, 2004), всероссийских семинарах «Геомеханика и геофизика» (г. Новосибирск, 2004, 2005, 2006), Международных конференциях по вычислительной механике и современным прикладным программным системам «ВМСППС» (г. Алушта, Украина, 2005, 2007), международной конференции "Деформация и разрушение материалов" (г. Москва, 2006).

Основные результаты диссертации опубликованы в 13 статьях в рецензируемых российских и зарубежных научных журналах и трудах 16 региональных, всероссийских и международных научных конференций. Автор также является соавтором 1 патента Российской Федерации на изобретение №2273035. Перечень наименований этих работ частично представлен в списке цитируемой литературы [112,124-128,132,134,144,147, 149,158-161,163,168].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка цитируемой литературы, содержит 70 рисунков, 1 таблицу, библиографический список из 174 наименований - всего 171 страница.

Основные результаты и выводы, полученные в настоящей работе, заключаются в следующем:

1. На основе структурной модели интерфейсных материалов и сред показано, что вибрационное воздействие с частотами, превышающими собственные значения для исследуемых образцов, приводит к повышению их способности «поглощать» механическую энергию без формирования макротрещин и, как следствие, увеличению деформационной способности.

2. Показано, что увеличение уровня приложенных напряжений в образцах интерфейсных материалов приводит к росту их деформационной способности при вибрационных воздействиях. Это связано с возрастанием доли границ раздела, напряженное состояние которых близко к пределу текучести, вследствие чего локализация необратимых деформаций происходит на большем числе межблочных интерфейсов.

3. Анализ результатов моделирования деформирования образцов интерфейсных материалов показал, что свободная поверхность определяет периодический характер распределения деформаций. Изменение физико-механических свойств поверхностных слоев приводит к изменению характеристик деформационного распределения и, в конечном счете, влияет на процессы деформации и разрушения образца в целом.

4. В работе предложен новый подход к управлению смещениями в зонах сейсмически активных разломов или в их высоконапряженных фрагментах в «квазивязком» режиме, который может быть использован при разработке методов сейсмически безопасного снижения уровня локальных напряжений в геологической среде.

5. Теоретически и экспериментально обоснован новый подход к оценке относительного уровня локальных сдвиговых напряжений в высоконапряженных фрагментах активных границ раздела блоков земной коры, в основе которого лежит регистрация и анализ относительных смещений блоков горной породы, инициируемых локальным динамическим воздействием.

154

Если рассматривать импульс, полученный верхним блоком модельного образца как результат действия одного цикла вибрационного воздействия, то получает подтверждение сделанное в предыдущем подразделе заключение о резком возрастании влияния вибрационных воздействий в области квазипластического отклика границы раздела (когда напряженное состояние значительной доли клеточных автоматов достигло предела текучести). Кроме того, можно сделать некоторые выводы о характере такого возрастания. В частности, как видно из рисунка 4.22 б, в области относительно высоких напряжений наблюдается линейный рост скорости изменения величины инициированного импульсом смещения L'shear. Очевидно, что в ситуации, когда

LShear много меньше длины квазипластического участка диаграммы нагружения границы раздела (рис. 4.21), зависимость на рисунке 4.22 6 может с известной осторожностью использоваться и для непродолжительных и иытенсивных вибрационных воздействий. При этом наклон «интегральной» кривой скорости роста смещений будет пропорционален представленному на графике с коэффициентом пропорциональности N(N-количество циклов воздействия).

Перенося полученные результаты на границы раздела блоков геосред, можно рассматривать зависимости вида Lshear(F'oad / Fmxi) и L'shear{^°adI полученные путем компьютерного моделирования, лабораторных экспериментов или натурных испытаний, как один из вариантов калибровочных кривых для оценки близости напряженного состояния активного разлома или его фрагмента к предельному. При этом регистрируемые локальные смещения могут инициироваться как единичными динамическими воздействиями достаточной мощности, так и низкоамплитудными кратковременными вибрационными. Зная величину приложенного импульса и вызванное им смещение, можно оценить близость текущего напряженного состояния к предельному значению, при котором возникает неустойчивая подвижка.

Помимо относительной величины сдвигового уровня напряжения важным критерием оценки сейсмоопасности напряженного состояния фрагментов геосреды является «устойчивость» текущего состояния активных разрывных нарушений по отношению к динамическим воздействиям. Как показано выше, для рассматриваемой в настоящем подразделе границы раздела неустойчивая подвижка возникала уже в результате единичного динамического воздействия при Fl°ad /F™™ >0,9. В то же время результаты описанных в данной работе расчетов и многочисленные экспериментальные данные дают* основания полагать, что многократные динамические воздействия за счет постепенного «накачивания» необратимых деформаций в объем границы способны провоцировать динамическое проскальзывание блоков при меньших: значениях pioad j рты д ^ детального изучения влияния вибраций в настоящей работе проводилась следующая серия расчетов. По окончании описанной в начале подраздела стадии задания исходного напряженного состояния на систему оказывалось локальное вибрационное воздействие. В качестве источника вибрации использовался автомат S верхнего блока, находящийся вблизи интерфейсной области (рис. 4.20 а). Локальная вибрационная нагрузка задавалась следующим образом. Во всех парах автомата S с соседями, помимо «классических» потенциальных и вязких сил взаимодействия, действовала дополнительная периодически изменяющаяся нормальная сила отталкивания (рис. 4.23) [168]: \S'JPm,dX sin(2/rv(V - tstart)) при (n-\)T<{t-tstart)<{n-\ll)T

О при („-1/2)T<(t-tsJ<nT ' где S] - площадь контакта пары автоматов, у и Т = \/у - соответственно частота и период вибрации, tstart - время начала вибраций (по окончании стадии релаксации), t - текущий момент времени, Ртах - амплитуда изменения «вибрационного» давления, п ~ номер цикла. Рассматривались границы раздела, находящиеся в различных напряженных состояниях (определяемых величиной Fl°ad). Использовались различные параметры вибрационного воздействия (частота вибрации у и амплитуда Ртах).

Рисунок 4.23. Схема действия (а) и закон изменения (б) «вибрационного» давления «точечного» источника вибрационных воздействий. На рисунке (б) по оси Xотложено приведенное время: t'=t-tstarf

Результаты расчетов показывают, что такое вибрационное воздействие приводит к постепенному накоплению локальных необратимых деформаций в различных фрагментах границы раздела и, как следствие, к возникновению повреждений (разрывам межавтоматных связей). Поскольку напряженное состояние интерфейсной зоны определяется действием сил со стороны массивных структурных блоков (которые остаются постоянными в течение всего времени расчета), то по мере накопления повреждений эти силы начинают превосходить интегральную силу сопротивления границы раздела (возникновение повреждений приводит к падению ее прочностных характеристик). При этом верхний блок начинает смещаться в направлении, и и р load определяемом тангенциальной силои Ьх , до тех пор, пока в результате упрочнения материала интерфейсной зоны силы нагружения (Fl°ad) и сопротивления (Frfse^) снова не станут равными, а действие диссипативных сил не приведет к остановке движения. Описанное смещение по границе раздела можно рассматривать как малую устойчивую подвижку. Дальнейшее вибрационное воздействие приводит к возникновению новых повреждений и, как следствие, новых подвижек. Инициируемые таким образом подвижки дополнительно ускоряют процесс накопления необратимых деформаций на границе раздела. По мере увеличения числа повреждений возрастает длина отрезков смещений активного блока (ввиду уменьшения числа «несущих элементов»), а также характерная скорость таких перемещений (как правило, она не превышает нескольких см/с даже вблизи «предельного» напряженного состояния системы). На определенной стадии эффективная сдвиговая прочность границы раздела становится ниже удельного значения приложенной силы <jl°ad, что приводит к безостановочному движению верхнего блока с ускорением, которое может быть ассоциировано с неустойчивой подвижкой.

Типичный пример зависимости величины сдвигового смещения активного блока по границе и скорости смещения Vx от количества циклов локального вибрационного воздействия Nvibr приведен на рисунке 4.24. Видно, что, начиная с некоторого момента, верхний блок время от времени совершает небольшие смещения по границе раздела (рис. 4.24 а), причем инициация подвижек связана с возникновением повреждений. По мере «ослабления» интерфейсной зоны амплитуда подвижек возрастает, а временные интервалы между ними (когда верхний блок является практически неподвижным) уменьшаются и становятся сопоставимыми с характерными временами самих подвижек. На определенном этапе очередная подвижка верхнего блока (при Aw6^940) становится безостановочной, то есть происходит динамическое проскальзывание блоков (рис. 4.24 а-б). Анализ временной зависимости массовой скорости верхнего блока показывает, что при крайне низкой средней скорости инициируемого вибрациями смещения верхнего блока (1^-1,6x10"3 м/с) с участками подвижек связаны «всплески» скорости, амплитуда которых возрастает по мере увеличения амплитуды подвижек и на поздних этапах нагружения достигает 10 см/с (рис. 4.24 в). На стадии неустойчивой подвижки происходит безостановочный рост скорости с

2 о ускорением порядка 10 м/с (рис. 4.24 г).

0,15

0,04 п

0,03о 0,02 S 0,01 -0,00 -0,01

200 U

400 600 N .

800

В)

3,0

2,5

2 2,0-X 1.5

I 1,0

0,5 0,0

0,30 0,25 0,20 о

0,100,050,00 неустойчивая подвижка

200

400 600

N .

800 1000 б)

200

400

N.

600

800 1000

Г)

Рисунок 4.24. Зависимости величины тангенциального смещения lsheJKntf (а,б), а также тангенциальной Vx (в,г) компоненты скорости движения верхнего блока от количества циклов локального вибрационного воздействия. Условия нагружения: F'oad=Q,66x Fmax, v=2xv\, Ртах=122,5МПа.

Перенося результаты моделирования на границы раздела блоков земной коры, можно провести аналогию между «всплесками» скорости движения верхнего блока модельной границы раздела (рис.4.24 в-г) и сейсмическими волнами, излучаемыми очагами землетрясений. Если рассматривать подвижки по модельной границе раздела как аналоги сейсмических событий, то весь процесс нагружения может быть интерпретирован как конечные стадии подготовки сильного землетрясения, механизм которого связан с относительными сдвиговыми перемещениями блоков. При этом малые «устойчивые» подвижки отвечают форшокам, а конечное динамическое проскальзывание верхнего блока - основному событию. Как видно из рисунка 4.24, между окончанием последнего форшока и началом неустойчивой подвижки имеется достаточно продолжительный временной интервал (ANvib~80, что составляет около 10% от полного времени «подготовки землетрясения»), в течение которого устойчивые подвижки и «всплески» скоростей верхнего блока отсутствуют. Этот эффект в некотором отношении аналогичен известному явлению сейсмического затишья, которое нередко имеет место перед крупными землетрясениями [169,170]. В частности, «обширная пространственно-временная область сейсмического затишья продолжительностью около 40 лет и радиусом до 120 км от инструментального эпицентра» выявлена перед Чуйским землетрясением 27 сентября 2003 года [171]. При этом низкая сейсмичность высоконапряженных областей среды объясняется действием мощных диссипативных процессов, а также различных механизмов упрочнения [139]. Исчерпание их ресурсов приводит к хрупкому разрушению. Очевидно, что на качественном уровне эти механизмы во многом аналогичны механизму деформационного упрочнения, обеспечивающего участок «затишья» перед неустойчивой подвижкой в рассмотренной здесь модельной системе (отметим также, что эффект сейсмического затишья был получен Г.А. Соболевым и коллегами на достаточно простых лабораторных физических моделях [172]). Согласно результатам расчетов, продолжительность участка «затишья» зависит от параметров вибрационного воздействия (v и

Ртах), а также близости напряженного состояния границы раздела к предельному значению. Детальное исследование этих закономерностей может быть предметом отдельного исследования.

В работе проведен анализ «эффективности» локальных вибрационных воздействий, оцениваемой через количество циклов и полную энергию вибраций, необходимых для инициации динамических неустойчивых смещений по модельной границе раздела. Как отмечалось ранее, при вибрационном нагружении важную роль играют собственные частоты, связанные с распространением продольной и поперечной упругих волн по образцу. В случае моделируемой системы (рис. 4.20) они заключены между значениями: v\ = — = 8783 Гц L 2 L I V v{ =-i- = 16667Гц 2 Н соответствующими распространению поперечных (Fi»4220 м/с) и продольных (F||«6670 м/с) упругих волн по длине L и высоте Н образца.

На рисунке 4.25 приведены частотные зависимости числа циклов вибрации Ntotai и полной энергии вибрационного нагружения Etotal, затраченных для инициации неустойчивой подвижки активного блока, для трех различных напряженных состояний модельной границы раздела (на рис. 4.21 они показаны точками). На графиках значения частоты v отнесены к максимальной из собственных частот (v#), а значения энергии вибраций - к контрольному значению Ertftal, соответствующему Etotai для задачи со следующими условиями нагружения: F^oad=0,S2xFmax, v=2xv]!,, Pmax=980 МПа. Видно, что npnv величина Ntotai стремительно убывает с увеличением частоты вибраций. В области собственных частот Ntotai выходит на некоторый уровень и при дальнейшем увеличении v практически не меняется. Важно отметить нелинейный характер зависимости Ntota{ Fl°ad / Fmax), хотя все три рассматриваемые в работе уровня напряжений относятся к линейному участку диаграммы нагружения модельной границы раздела (рис. 4.21). В то же время, как говорилось выше, рассматриваемый интервал приложенных напряжений относится уже к участку квазипластического отклика, который характеризуется резким «усилением» влияния вибраций при увеличении уровня локальных напряжений. Отметим также, что поскольку энергия одного цикла вибрации Ecyde слабо зависит от частоты (изменение этой характеристики в интервале частот 0,25xv^ <v<2xv^ не превышает 25%), зависимости Etota{v) практически повторяют кривые Nc{v). Таким образом, при локальных вибрационных воздействиях на границу раздела с частотами, сопоставимыми или превышающими собственные для исследуемого фрагмента среды, количество энергии, затрачиваемой для инициации динамического проскальзывания блоков, определяется, главным образом, уровнем напряженного состояния рассматриваемого фрагмента среды (то есть отношением Fl°ad /Fmax).

Рисунок 4.25. Зависимости полного количества циклов (а) и энергии (б) локального вибрационного воздействия, затраченных на инициацию динамического проскальзывания активного блока, от частоты вибрации v/vl.\- F™lFw =0,66; 2 - F^/F^ =0,76; 3 - F™/Fmax =0,82. Амплитуда вибрации во всех случаях составляла />тах=490МПа.

На рисунке 4.26 приведены зависимости Ntotai и Etotai от амплитуды вибрационного» давления Ртах для различных напряженных состояний модельного фрагмента разлома. Можно видеть, что при увеличении Ртм количество циклов, затрачиваемых для инициации неустойчивой подвижки по границе раздела, убывает обратно пропорционально амплитуде отклонение от этого закона в отдельных точках не превышает 20%).

Исключение составляет кривая 3 (соответствующая максимальному напряженному состоянию из рассматриваемых), для которой данная зависимость справедлива только при «малых» Ртах (Ртах<300 МПа). При больших значениях амплитуды вибрационного давления число циклов, затрачиваемых для «срыва» верхнего блока в данном напряженном состоянии, практически не меняется. Это связано как с инерционностью самих блоков, так и с диссипативным влиянием окружения модельного фрагмента блочной среды, имитируемого вязкими граничными условиями (рис.4.20). В то же время все три зависимости Etota/(Pmax) могут быть в первом приближении аппроксимированы прямыми линиями (рис. 4.26 б). Линейный вид этих зависимостей связан с тем, что энергия одного цикла вибрации Ecycie пропорциональна (Ртах)2. При этом, поскольку Ntotal ~ 1/Ртах (рис.5.10а), то

EtotarPmax- Таким образом, как видно из рисунка 4.26, с уменьшением амплитуды вибраций возрастает число циклов (а следовательно, и время) воздействия, но уменьшается суммарная величина энергии, затрачиваемой на инициацию «неустойчивого смещения» по границе раздела блоков. Это позволяет утверждать (несмотря на крайнюю упрощенность рассматриваемой модели), что слабые по мощности, но продолжительные воздействия на высоконапряженные границы раздела в блочных средах в ряде случаев могут оказаться наиболее эффективными (по крайней мере, с точки зрения энергозатрат). Применительно к разломно-блоковой геосреде сделанный вывод можно рассматривать как дополнительный аргумент в пользу процитированного в начале данного подраздела тезиса, выдвинутого в работе [85], о существенной роли малых возмущений в процессе геологической эволюции.

Необходимо отметить важность полученных результатов для развития предложенного подхода к оценке относительного уровня напряженного состояния фрагментов активных разломов и опасности возникновения сейсмического события. В частности, один из способов реализации этого подхода может быть основан на использовании локальных источников вибраций с изменяемыми (и контролируемыми) параметрами воздействия аналогами v и Pmax) для инициации локальных малых смещений заданной величины (которые в данном контексте могут быть интерпретированы как локальные неустойчивые подвижки в малом объеме среды). Определяя количество циклов (или полную энергию), необходимых для провоцирования подвижки при данных параметрах вибрационного воздействия, и строя зависимости, аналогичные приведенным на рисунках 4.25 и 4.26, можно оценить близость текущего локального напряженного состояния к предельному значению для изучаемого фрагмента разлома. При этом калибровочные кривые, с которыми должны сопоставляться экспериментальные точки, могут быть получены путем компьютерного или лабораторного физического моделирования, учитывающего физико-механические характеристики изучаемого фрагмента геосреды, особенности его структуры и окружения, а также условия вибрационного воздействия, либо на основе специальных натурных экспериментов.

Рисунок 4.26. Зависимости полного количества циклов (а) и энергии (б) локального вибрационного воздействия, затраченных на инициацию динамического проскальзывания активного блока, от амплитуды «вибрационного давления» Ртах:

1 - Koadl^ -0,66; 2 - F';adlFmax =0,76; 3 - F^/F^ =0,82. Частота вибрации во всех случаях составляла v=2xv\,.

Рассмотренные в настоящем подразделе задачи обладают достаточной степенью общности для изучения процессов деформации и разрушения на границах раздела в блочных средах различной природы и на различных масштабных уровнях. В частности, как показано выше, анализ характера накопления необратимых деформаций и повреждений в интерфейсной зоне модельного образца может дать важную информацию для понимания закономерностей процессов подготовки землетрясений, протекающих по механизму stick-slip. Полученные результаты также могут представлять значительный интерес при выявлении и анализе условий возникновения лавин и оползней. Кроме того, описанные закономерности влияния циклических воздействий на прочностные и деформационные характеристики межблочных интерфейсов, а также на условия «срыва» сцепления блоков и характер динамического проскальзывания могут быть использованы в трибологии для анализа процессов, протекающих в областях микро- и наноконтактов в парах трения (в этом случае интерфейсная зона может рассматриваться как некоторый аналог «третьего тела», или так называемого «квазижидкого слоя» [173,174]).

1. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов Текст. / Под ред. В.Е. Панина. В 2 т. - Новосибирск: Наука, 1995.-Т.1.-298 с.

2. Панин, В.Е. Основы физической мезомеханики Текст. // Физическая Мезомеханика. 1998. - №1. - С. 5-22.

3. Штремель, М.А. Прочность сплавов. 4.1. Дефекты решетки Текст. -М.: Металлургия, 1982. 278 с.

4. Gleiter, Н. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure Текст. // Acta Materialia. 2000. - No.l - P. 1-29.

5. Колобов, Ю.Р. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов Текст. / Ю.Р. Колобов, Р.З. Валиев. Новосибирск: Наука, 2001.-232 с.

6. Meyers, М.А. Mechanical properties of nanocrystalline materials Текст. / М.А. Meyers, A. Mishra, D.J. Benson // Progress in Materials Science. -2006.-No.4.-P. 427-566.

7. Валиев, Р.З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией Текст. / Р.З. Валиев, И.В. Александров. -М.: Логос, 2000.-271с.

8. Садовский, М.А. Естественная кусковатость горной породы Текст. // ДАН СССР. 1979. - №4. - С. 829-831.

9. Кочарян, Г.Г. Динамика деформирования блочных массивов горных пород Текст. / Г.Г. Кочарян, А.А. Спивак. М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 423 с.

10. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры и нанотехнологии Текст. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 416 с.

11. Садовский, М.А. О механике блочного горного массива Текст. / М.А. Садовский, Г.Г. Кочарян, В.Н. Родионов // ДАН СССР. 1988. -№2.-С.306-308.

12. Садовский, М.А. Деформирование геофизической среды исейсмический процесс Текст. / М.А. Садовский, Л.Г. Болховитинов,

13. B.Ф. Писаренко. М.: Наука, 1987. - 101 с.

14. Дударев, Е.Ф. Микропластическая деформация поликристаллов при циклическом нагружении Текст. / Е.Ф. Дударев, Г.П. Почивалова, Н.В. Никитина // Известия вузов. Физика. 1990. - № 3. - С. 29-35.

15. Садовский, М.А. Влияние механических микроколебаний на характер пластических деформаций материалов Текст. / М.А. Садовский, К.М. Мирзоев, С.Х. Негматуллаев и др. // Физика Земли. 1981. - №6. - С. 32-42.

16. Кочарян, Г.Г. Инициирование деформационных процессов в земной коре слабыми возмущениями Текст. / Г.Г. Кочарян, В.Н. Костюченко, Д.В. Павлов // Физическая Мезомеханика. 2004. - №1. - С. 5-22.

17. Псахье, С.Г. Метод подвижных клеточных автоматов как новое направление дискретной вычислительной механики. I. Теоретическое описание Текст. / С.Г. Псахье, А.И. Дмитриев, Е.В. Шилько и др. // Физическая Мезомеханика 2000. - № 2. -С. 5-13.

18. Кульков, С.Н. Структура, фазовый состав и механические свойства керамик на основе диоксида циркония Текст. / С.Н. Кульков,

19. C.П. Буякова,В.И. Масловский//ВестникТГУ.-2003.-№13.-С. 34-57.

20. Черемской, П.Г. Поры в твердом теле Текст. / П.Г. Черемской, В.В. Слезов, В.И. Бетехтин. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 376 с.

21. Neville, A.M. Properties of concrete Текст. 2nd edition. - New York: John Wiley, 1973.-686 p.

22. Композиционные материалы: Справочник Текст. / В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др.; Под ред. В.В. Васильева,

23. Ю.М. Тарнапольского. М.: Изд-во «Машиностроение», 1990. - 512 с.

24. Бардзокас Д.И. Математическое моделирование физических процессов в композиционных материалах периодической структуры Текст. / Д.И. Бардзокас, А.И. Зобнин. -М.: Едиториал УРСС, 2003. 376 с.

25. Гольдштейн, Р.В. Структуры в процессах разрушения Текст. / Р.В. Гольдштейн, Н.М. Осипенко // Известия РАН. Механика твердого тела. 1999.-№5.-С. 49-70.

26. Горелик, С.С. Рентгенография и электронно-оптический анализ Текст. / С.С. Горелик, Ю.А. Скаков, Л.Н. Расторгуев М.: МИСИС, 2002. - 358 с.

27. Томас, Г. Просвечивающая электронная микроскопия материалов Текст. / Г. Томас, М.Дж. Гориндж М.: Наука, 1983. - 317 с.

28. Брандон, Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля Текст. / Д. Брандон, У. Каплан М.: Техносфера, 2004. - 384 с.

29. Наиотехиология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований Текст. / Под ред. М.К. Роко, Р.С. Уильямса, П.М. Аливисатоса: Мир, 2002. - 292 с.

30. Годунов, С.К. Разностные схемы (введение в теорию) Текст. / С.К. Годунов, B.C. Рябенький М.: Наука, 1973. - 400 с.

31. Самарский, А.А. Введение в теорию разностных схем Текст. / М.: Наука, 1971.-400 с.

32. Математика и САПР Текст. / Под ред. П. Жермен-Лакур, П.Л. Жорж, Ф. Пистр, П. Бизье В 2-х кн. М.: Мир, 1989. - Кн. 2. - 264 с.

33. Куликовский, А.Г. Математические вопросы численного решения гиперболических систем уравнений Текст. / А.Г. Куликовский, Н.В. Погорелов, А.Ю. Семенов М.: Физматлит, 2001. - 608с.

34. Физическая мезомехаиика и компьютерное конструирование материалов Текст. / Под ред. В.Е. Панина. В 2 т. - Новосибирск: Наука, 1995.-Т.2.-320 с.

35. Гринфельд, М.А. Методы механики сплошных сред в теории фазовыхпревращений Текст. -М.: Наука, 1990. 312 с.

36. Работнов, Ю.И. Механика деформируемого твердого тела Текст. 2-е изд. -М.: Наука, 1988.-712 с.

37. Александров, А.В. Сопротивление материалов. Основы теории упругости и пластичности Текст. / А.В. Александров, В.Д. Потапов. 2-е изд. - М.: Изд-во «Высшая школа», 2002. - 400 с.

38. Безухов, Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести Текст. 2-е изд. - М.: Изд-во «Высшая школа», 1968. - 512 с.

39. Горшков, А.Г. Теория упругости и пластичности Текст. / А.Г. Горшков, Э.И. Старовойтов, Д.В. Тарлаковский. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. 416 с.

40. Уилкинс, М.Л. Расчет упруго-пластических течений Текст. // Вычислительные методы в гидродинамике / Под ред. Б. Олдера, С. Фернбаха, М. Ротенберга. М.: Изд-во «Мир», 1967. - С. 212-263.

41. Драгон, А. Континуальная модель пластически хрупкого поведения скальных пород и бетона Текст. / А. Драгон, 3. Мруз // Механика деформируемых твёрдых тел. Направления развития. / Под ред. Г.С. Шапиро. -М.: Изд-во «Мир», 1983. С. 163-188.

42. Николаевский, В.Н. Механические свойства грунтов и теория пластичности Текст. // Механика деформируемых твердых тел. Т.6. Итоги науки и техники. -М.: ВИНИТИ АН СССР, 1972. С. 5-85.

43. Черепанов, О.И. Численное моделирование деформации материалов с учётом неустойчивой ветви Текст. // Физическая мезомеханика- 1999. -№1-2.-С. 5-16.

44. Романова, В.А. Моделирование развития пластической деформации с учетом зарождения дефектов на границах раздела Текст. // Физическая Мезомеханика. 2000. - №3. - С. 73-79.

45. Остермайер, Г.П. Многочастичные неравновесные потенциалы взаимодействия в методе частиц Текст. / Г.П. Остермайер, В.Л. Попов // Физическая Мезомеханика. 1999. - №6. - С. 33-39.

46. Nose Shuichi A molecular dynamics method for simulation in canonicalensemble Текст. // Molecular Physics. 1984. -No.2. - P. 255-268.

47. Валуев, A.A. Уравнения метода молекулярной динамики Текст. / А.А. Валуев, Г.Э. Норман, В.Ю. Подлипчук // Термодинамика необратимых процессов: Сб. статей / Под ред. А.И. Лопушинской. М.: Наука, 1987. - 290 с. - С. 11-17.

48. Haile, J.M. Molecular dynamics simulation: elementary methods Текст.- New York: John Wiley, 1997. 512 p.

49. Cundall, P.A. A discrete numerical model for granular assemblies Текст. / P.A. Cundall, O.D.L. Strack // Geotechnique. 1979. - No. 1. - P. 47-65.

50. Cundall, P.A. A discontinuous future for numerical modelling in geomechanics? Текст. // Proceedings of ICE, Geotechnical Engineering.- 2001.-No.l.-P. 41-47.

51. Остермайер, Г.П. Метод мезоскопических частиц для описания термомеханических и фрикционных процессов Текст. // Физическая мезомеханика. 1999. - №6. - С. 25-32.

52. Псахье, С.Г. Интерпретация параметров метода подвижных клеточных автоматов на основе перехода к континуальному описанию Текст. / С.Г. Псахье, М.А. Чертов, Е.В. Шилько // Физическая мезомеханика.- 2001. №3. - С.93-96.

53. Кривцов, A.M. Метод частиц и его использование в механике деформируемого твердого тела Текст. // Дальневосточныйматематический журнал ДВО РАН. 2002. - №2. - С. 254-276.

54. Кацнельсон, А.А. Псевдопотенциальная теория кристаллических структур Текст. / А.А. Кацнельсон, Л.И. Ястребов М.: Изд-во МГУ, - 1981.- 192 с.

55. Foiles, S.M. Embedded-atom-method for the fee metals Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, and their alloys Текст. / S.M. Foiles, M.I. Baskes, M.S. Daw // Phys. Rev.- 1986.-No. 12.-P. 7983-7991.

56. Kuznetsov, V. Calculation of thermodynamic properties of the Ni-Al alloys in normal conditions and under pressure Текст. / V. Kuznetsov, K. Tsai, T. Turkebaev // J. Phys.: Condens. Matter. 1998. - No. 10. - P. 8957-8971.

57. Tersoff, J. New empirical approach for the structure and energy of covalent systems Текст. // Phys. Rev. 1988. - B. 37. -P. 6991-7000.

58. Попов, B.JI. Теоретические основы моделирования упругопластических сред методом подвижных клеточных автоматов. I. Однородные среды Текст. / В.Л. Попов, С.Г. Псахье // Физическая мезомеханика. 2001. -№1. - С. 17-28.

59. Keblinski, P. Effect of high-temperature structure and diffusion on grain-boundary diffusion creep in fee metals Текст. / P. Keblinski, V. Yamakov // Interface Science. 2003 - No. 11. - P. 111-120

60. Siegel, R.W. Mechanical properties of nanophase metals Текст. / R.W. Siege], G.E. Fougere // Nanostructured Materials. 1995. - Nos.1-4. -PP. 205-216.

61. Suryanarayana, C. Nanocrystalline materials current research and future directions Текст. / С. Suryanarayana, S.S. Koch // Hyperfine Interactions. -2000.-Nos.1-4.-P. 5-44.

62. Advanced Polymeric Materials: Structure Property Relationships Текст. / Eds. G.O. Shonaike, S.G. Advani. New York: CRC Press, 2003. - 584 p.

63. Ajayan, P.M. Nanocomposite Science and Technology Текст. / P.M. Ajayan, L.S. Schadler, P.V. Braun. New York: John Wiley, 2003. - 239 p.

64. Коротаев, А.Д. Наноструктурные и нанокомпозитные сверхтвердыепокрытия Текст. / А.Д. Коротаев, В.Ю. Мошков, С.В. Овчинников и др. // Физическая Мезомеханика. -2005.- №5. -С. 103-116.

65. Дударев, Е.Ф. Микропластическая деформация поликристаллического и субмикрокристаллического титана при статическом и циклическом нагружении Текст. / Е.Ф. Дударев, О.А. Кашин, Ю.Р. Колобов и др. // Известия вузов. Физика. 1998. - №12. - С. 20-25.

66. СССР. Карта активных разломов СССР и сопредельных территорий: физическая карта. / Под ред. В.Г. Трифонова. М.: ГШ АН СССР; ИЗК СО РАН, 1986.

67. Шерман, С.И. Разломообразование в литосфере Текст. / С.И. Шерман, К.Ж. Семинский, С.А. Борняков и др. В 3 т. - Новосибирск: Наука, 1994. - Т.З. Зоны сжатия. - 263 с.

68. Красный, Л.И. Глобальная система геоблоков Текст. М.: Недра, 1984.-210 с.

69. Van Swygenhoven, Н. Plastic behavior of nanophase metals studied by molecular dynamics Текст. / H. Van Swygenhoven, A. Caro // Physical ReviewB.- 1998.-No.17.-P. 11246-11251.

70. Van Swygenhoven, H. Competing plastic deformation mechanisms in nanophase metals Текст. / H. Van Swygenhoven, M. Spaczer, A. Caro, D. Farkas//Physical ReviewB. 1999. -No. 1. -P. 22-25.

71. Костюченко, B.H. Деформационные характеристики межблоковых промежутков различного масштаба Текст. / В.Н. Костюченко, Г.Г. Кочарян, Д.В. Павлов // Физическая мезомеханика. 2002. - №5. - С. 23-42.

72. Гусев, А.И. Нанокристаллические материалы Текст. / А.И. Гусев, А.А. Ремпель -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. -224 с.

73. Половинкина, Ю.И. Структуры и текстуры изверженных и метаморфических горных пород Текст. / В 2 т. - М.: Изд-во «Недра», 1966. - Т.2. Метаморфические породы. - 272 с.

74. Кайбышев, О.А. Сверхпластичность, измельчение структуры иобработка труднодеформируемых сплавов Текст. / О.А. Кайбыщев, Ф.З. Утяшев -М.: Наука, 2002. 438 с.

75. Veprek, S. Limits to the strength of super- and ultrahard nanocomposite coatings Текст. / S. Veprek, S. Mukherjee, P. Karvankova et al. // Journal of Vacuum Science and Technology A. 2003. - No.3. - P. 532-544.

76. Ханнанов, Ш.Х. Стесненное зернограничное проскальзывание и неупругость поликристаллов Текст. / Ш.Х. Ханнанов, С.П. Никаноров // ЖТФ. -2006. -№1. С. 54-59.

77. Gleiter, Н. Mechanical Properties and Deformation Behavior of Materials Having Ultrafine Microstructure Текст. / Ed. M A Nastasi Netherlands, Dordrecht: Kluwer Academic Press, 1993. p. 3-16.

78. Caro, A. Grain boundary and triple junction enthalpies in nanocrystalline metals Текст. / A. Caro, H. Van Swygenhoven // Physical Review B. 2001. -V.63.-P. 1-5.

79. Гусев, А.И. Эффекты нанокристаллического состояния в компактных металлах и соединениях Текст. // Успехи физических наук. -1998. №1. -С. 55-83.

80. Wei, Y.J. Grain-boundary sliding and separation in polycrystalline metals: application to nanocrystalline fee metals Текст. / Y.J.Wei, L.Anand // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2004. - V.52 - P. 2587 - 2616.

81. Fu, H. Computational description of nanocrystalline deformation based on crystal plasticity Текст. / H. Fu, D.J. Benson, M.A. Meyers // Acta Materialia. 2004 - V.52. - P. 4413^425

82. Назаров, Jl.А. Изменение режима фильтрации в пласте при перераспределении напряжений во вмещающем массиве горных пород Текст. / Л.А Назаров., Л.А. Назарова, В.М. Фомин и др. // ПМТФ. -2004.-№5.-С. 94-101.

83. Barton, N.R. Deformation phenomena in jointed rock Текст. // Geotechnique. 1986. - No. 2. - P. 147-167.

84. Кочарян, Г.Г. Малые возмущения и напряженно-деформированноесостояние земной коры Текст. / Г.Г. Кочарян, А.А. Кулюкин,

85. B.К. Марков // Физическая мезомеханика. 2005. - №1. - С. 23-36.

86. Курлеия, М.В. О динамическом поведении «самонапряженных» блочных сред. 4.1: Одномерная механико-математическая модель Текст. / М.В. Курленя, В.Н. Опарин, Е.Г. Балманшова и др. // ФТРПИ. -2001. -№1. -С.3-11.

87. Александрова, Н.И. Моделирование процесса распространения волн в блочных средах Текст. / Н.И. Александрова, Е.Н. Шер // ФТРПИ. -2004. №6.-С.49-57.

88. Смолин, А.Ю. Описание прочностных свойств гетерогенных материалов на основе применения метода подвижных клеточных автоматов Текст. Дисс. . канд. физ.-мат. : 01.04.07: защищена 30.01.1998 : утв. 11.06.1998 / Смолин Алексей Юрьевич. Томск, 1998. -119 с.

89. Хейне, В. Теория псевдопотенциала Текст. / В. Хейне, М. Коэн, Д. Уэйр. Пер. с англ. - М.: Изд-во «Мир», 1973. - 557 с.

90. Buckingham, R.A. The present status of intermolecular potentials for calculations of transport properties Текст. // Planetary and Space Science. -1961.-P. 205-216.

91. Современные композиционные материалы Текст. / Под ред. JI. Браутмана, Р. Крока. Пер. с англ. - М.: Мир, 1970. - 672 с.

92. Тюммлер, Ф. Новые достижения в области исследований спеченных твердых сплавов. Текст. / Ф. Тюммлер, Г. Холлек, JT. Пракаш // Прогрессивные технологические процессы в порошковой металлургии. -Минск: Вышэйшая школа, 1982. С. 120-134.

93. Дмитриев, А.И. Метод подвижных клеточных автоматов как инструмент для моделирования на мезоуровне Текст. / А.И. Дмитриев,

94. C.Ю. Коростелев, Г.П. Остермайер и др. // Известия РАН. Механика твердого тела. 1999. - №6. - С. 87-94.

95. Псахье, С.Г. Метод подвижных клеточных автоматов как инструментфизической мезомеханики материалов Текст. / С.Г. Псахье,

96. C.Ю. Коростелев, А.Ю. Смолин и др. // Физическая мезомеханика.- 1998. -№ 1.-С. 95-108.

97. Psakhie, S.G. Movable cellular automata method for simulating materials with mesostructure Текст. / S.G. Psakhie, Y. Horie, G.P. Ostermeyer et al. // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2001. -Nos. 1-3. - P. 311-334.

98. Psakhie, S.G. The features of fracture of heterogeneous materials and frame structures. Potentialities of MCA design. Текст. / S.G. Psakhie,

99. D.D. Moiseyenko, A.Yu. Smolin et al. // Computational Materials Science.- 1999. -Nos.1-4.-P. 333-343.

100. Тоффоли, Т. Машины клеточных автоматов Текст. / Т. Тоффоли,

101. H. Марголус. М.: Мир, 1985. - 280 с.

102. Гулд, X. Клеточные автоматы Текст. / X. Гулд, Я. Тобочник // Компьютерное моделирование в физике. В 2 т. - М.: Мир, 1990. - Т.2. -Гл. 13.-С.167-171.

103. Беркович, С.Я. Клеточные автоматы как модель реальности: поиски новых представлений физических и информационных процессов Текст.- М.: Изд-во МГУ, 1993. 112с.

104. Hehre, W.J. АВ INITIO molecular orbital theory Текст. / W.J. Hehre, L. Radom, P.V. Schleyer et al. New York: John Wiley, 1986. - 576 p.

105. Allinger, N.L. Molecular mechanics. The MM3 force field for hydrocarbons.

106. Текст. / N.L. Allinger, Y.H. Yuh, J.H. Lii // Journal of the American Chemical Society. 1989.-No.23. - PP. 8551-8566.

107. Balamane, H. Comparative study of silicon empirical interatomic potentials Текст. / H. Balamane, T. Halicioglu, W.A. Tiller // Physical Review B.- 1992. No.4. - P. 2250-2279.

108. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика Текст. / Л.Д.Ландау, Е.М. Лифшиц. 5-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - Т.7. Теория упругости. -264 с.

109. Хан, X. Теория упругости. Основы линейной теории и ее применения Текст. Пер. с нем. - М: Изд-во «Мир», 1988. - 344 с.

110. Лурье, А.И. Теория упругости Текст. М.: Наука, 1970. - 940 с.

111. Псахье, С.Г. Метод подвижных клеточных автоматов как инструмент для моделирования в рамках физической мезомеханики Текст. / С.Г. Псахье, Я. Хори, С.Ю. Коростелев и др. // Известия вузов. Физика.- 1995.-№11.-С. 58-69.

112. Металлы и сплавы. Справочник. Текст. / Под ред. Ю.П. Солнцева.- СПб.: НПО «Профессионал», 2003. 1066 с.

113. Бобылев, А.В. Механические и технологические свойства металлов (Справочник) Текст. М.: Металургия, 1980. - 296с.

114. Ide, J.M. The elastic properties of rocks: a correlation of theory and experiment Текст. // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 1936. -No.8.- P. 482-496.

115. Физические величины: Справочник Текст. / Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232с.

116. Блехман, И.И. Вибрация «изменяет законы механики» Текст. // Природа. 2003. - №11. - С. 42-53.

117. Панин, С.В. Влияние обработки ультразвуком в процесс оплавления газотермических покрытий на характер деформирования и разрушения композиций «покрытие-основа» при трехточечном изгибе Текст. /

118. С.В. Панин, В.А. Клименов, М.П. Сейфуллина и др. // Физическая мезомеханика. 2004. - №2. - С. 105-115.

119. Клименов, В.А. Ультразвуковое модифицирование поверхности и его влияние на свойства покрытий Текст. / В.А. Клименов, Ж.Г. Ковалевская, П.В. Уваркин и др. // Физическая мезомеханика.- 2004. Спецвыпуск 4.2. - С. 157-160.

120. Тишков, А.Я. Вибрационное воздействие на сыпучую среду при выпуске ее из емкости Текст. / А.Я. Тишков, Л.И. Гендлина, Ю.И. Еременко // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -2000. -№1. -С. 62-69.

121. Блехман, И.И. Вибрационное перемещение Текст. / И.И. Блехман, Г.Ю. Джанелидзе Г.Ю. М.: Наука, 1964. - 410 с.

122. Kiselyov, M.G. The particularities of a formation of a treaten surface finish at vibration-impact cutting of brittle materials Текст. / M.G. Kiselyov, A.V. Drozdov // Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. -2004.-No.4.-P. 67-70.

123. Миклашевский, Е.П. Глубинное вибрирование бетонной смеси Текст. -М.: Стройиздат, 1981. 176 с.

124. Popov, V.L. Nanomachines: A general approach to inducing a directed motion at the atomic level Текст. // International Journal of Non-Linear Mechanics. 2004. - No.4. - P. 619-633.

125. Heaton, Т.Н. Evidence for and implications of self-healing pulses of slip in earthquake rupture Текст. // Physics of the Earth and Planetary Interiors.- I990.-No.l.-P. 1-20.

126. Головин, C.A. Микропластичность и усталость металлов Текст. / С.А. Головин, А. Пушкар. М.: Изд-во «Металлургия», 1980. - 240 с.

127. Трапезников, Ю.А. Влияние слабых вибраций на деформирование горных пород при постоянной нагрузке Текст. / Ю.А. Трапезников, Б.Ц. Манжиков, Л.М. Богомолов // Вулканология и сейсмология. 2000.- №2. С. 227-233.

128. Псахье, С.Г. Изучение особенностей механического отклика материалов с границами раздела, характеризующимися высокой деформационной способностью Текст. / С.Г. Псахье, Е.В. Шилько, С.В. Астафуров // Письма в ЖТФ. 2004. - Вып. 6. - С. 45-51.

129. Астафуров, С.В. Изучение общих закономерностей отклика интерфейсных материалов и сред, находящихся в сложных условиях нагружения Текст. / С.В. Астафуров, Е.В. Шилько, С.Г. Псахье // Известия вузов Физика. 2005 - №6. - С. 5-7

130. Fougere, G.E. Grain-size dependent hardening and softening of nanocrystalline Cu and Pd Текст. / G.E. Fougere, J.R. Weertman, R.W. Siegel // Scripta Metall. Mater. 1992. -V. 26 - P. 1879-1883.

131. Conrad, H. On the grain size softening in nanocrystalline materials Текст. / H. Conrad, J. Narayan // Scripta Mater. 2000 - V. 42. -P. 1025-1030.

132. Takeuchi, S. The mechanism of the inverse Hall-Petch relation of nanocrystals Текст. // Scripta Mater. 2001 - V. 44. -P. 1483-1487.

133. Панин, А.В. Влияние состояния поверхностного слоя на механизм пластического течения и сопротивление деформации малоуглеродистой стали Текст. / А.В. Панин, В.А. Клименов, Ю.И. Почивалов и др. // Физическая мезомеханика. 2001. - №.4. - С. 85-92.

134. Панин, В.Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезоскопический структурный уровень деформации Текст. // Физическая мезомеханика. 2001. - № 3. - С. 5-22.

135. Шерман, С.И. Деструктивные зоны и разломно-блоковые структуры Центральной Азии Текст. / С.И. Шерман, К.Ж. Семинский, А.В. Черемных // Тихоокеанская геология. 1999. - №2. - С. 41-53.

136. Белоусов, Т.П. Делимость земной коры и палеонапряжения в сейсмоактивных и нефтеносных районах Земли Текст. / Т.П. Белоусов, С.В. Куртасов, Ш.А. Мухамедиев. -М.: ОИФЗ РАН, 1997. 324 с.

137. Родионов, В.Н. Основы геомеханики Текст. / В.Н. Родионов, И.А. Сизов, В.М. Цветков. -М.: Изд-во «Недра», 1986. 301 с.

138. Гольдин, С.В. Макро- и мезоструктуры очаговой области землетрясения Текст. // Физическая мезомеханика. 2005. - №1. - С. 5-14.

139. Современная геодинамика и нефтегазоносность Текст. / Под ред.

140. Н.А. Крылова, В .А. Сидорова. М.: Наука, 1989. - 199 с.

141. Кочарян, Г.Г. О природе тектонических сил Текст. / Г.Г. Кочарян,

142. B.Н. Родионов // ДАН СССР. 1988. - №2. - С.304-305.

143. Ружич, В.В. Современные движения в зонах Прибайкалья и механизмы их инициирования Текст. / В.В. Ружич, В.А. Трусков, Е.Н. Черных и др. // Геология и геофизика. 1999. - №3. - С. 360-372.

144. Кочарян, Г.Г. Малые возмущения и напряженно-деформированное состояние земной коры Текст. / Г.Г. Кочарян, А.А. Кулюкин, В.К. Марков // Физическая мезомеханика. 2005. - №1. - С. 23-36.

145. Ружич, В.В. Изучение влияния виброимпульсных воздействий на режим смещений в зонах сейсмоактивных разломов Текст. / В.В. Ружич,

146. C.Г. Псахье, С.А. Борняков и др. // Физическая мезомеханика. 2003. -№1.-С. 41-53.

147. Киссин, И.Г. Землетрясения и подземные воды Текст. М.: Наука, 1982.- 176с.

148. Saar, М.О. Seismicity induced by seasonal groundwater recharge at Mt. Hood, Oregon Текст. / М.О. Saar, M. Manga // Earth and Planetary Science Letters. 2003. -Nos.3-4. - PP. 605-618.

149. Псахье, С.Г. Изучение влияния водонасыщения и вибраций на режим смещений в зонах разломов Текст. / С.Г. Псахье, В.В. Ружич, Е.В. Шилько и др. // Физическая мезомеханика. 2004. - №1. - С.23-30.

150. Рсбиндер, П.А. Поверхностные явления в твердых телах в процессах их деформации и разрушения Текст. / П.А. Ребиндер, Е.Д. Щукин // УФН. 1972.-№1.-С.3-42.

151. Barton, N. The shear strength of rock joints in theory and practice Текст. / N.

152. Barton, V. Choubey//RockMechanics. 1977.-No. 1.-P. 1-54.

153. Bennett, R.A. Global Positioning System constraints on fault slip rates in southern California and northern Baja, Mexico Текст. / R.A. Bennett, W. Rodi, R.E. Reilinger // Journal of Geophysical Research. 1996. -No.BlO.- P. 21943-21960.

154. Goodman, R.E. Fault and system stiffnesses and stick-slip phenomena Текст. / R.E. Goodman, P.N. Sundaran // Pure and Applied Geophysics. 1978.-Nos.4-5.-P. 873-887.

155. Латынина, Л.А. Деформографические измерения Текст. / Л.А. Латынина, P.M. Кармалеева. М.: Наука, 1978. - 154 с.

156. Dietrich, J.H. Preseismic fault slip and earthquake prediction Текст. // Journal of Geophysical Research. 1978. -N0.B8. - P. 3940-3948.

157. Brodsky, E.E. A new observation of dynamically triggered regional seismicity: earthquakes in Greece following the August, 1999 Izmir, Turkey earthquake Текст. // Geophysical Research Letters. 2000. - No. 17. - P. 2741 -2744.

158. Gomberg, J. Earthquake triggering by transient and static deformations Текст. / J. Gomberg, N.M. Beeler, M.L. Blanpied et al. // Journal of Geophysical Research. 1998. - No.BlO. - P. 24411-24426.

159. Gomberg, J. Transient triggering of near and distant earthquakes Текст. / J. Gomberg, N.M. Beeler, M.L. Blanpied // Bulletin of the Seismological Society of America. 1997. - No.2. - P. 294-309.

160. Астафуров, C.B. Исследование влияния водонасыщения и динамических воздействий на изменение режима смещений в зонах сейсмоактивных разломов Текст. / С.В. Астафуров, Е.В. Шилько, В.В. Ружич и др. // Известия вузов. Физика. 2005. - №6. - С. 8-10.

161. Кочарян, Г.Г. Новый сейсмический источник и некоторые перспективы его применения Текст. / Г.Г. Кочарян, В.Н. Костюченко, A.M. Будков и др. // Геофизика. 2003. - №6. - С. 17-24.

162. Астафуров, С.В. Изучение влияния напряженного состояния блочных сред на характер отклика активных границ раздела при вибрационных воздействиях Текст. / С.В. Астафуров, Е.В. Шилько, С.Г. Псахье // Физическая мезомеханика. 2005. - №4. - С. 69-75.

163. Melosh, H.J. Acoustic fluidization: Anew geologic process? Текст. // Journal of Geophysical Research. 1979. -No.B13. - P. 7513-7520.

164. Николаев, А.В. Об инициировании землетрясений подземными ядерными взрывами Текст. / А.В. Николаев, Г.М. Верещагина // ДАН СССР. 1991. - №2. - С.333-336.

165. Emter, D. Tidal triggering of earthquakes and volcanic events Текст. // Tidal phenomena / Eds. H. Wilhelm., W. Zurn, H.-G. Wenzel. Berlin: Springer-Verlag, 1997. - P. 293-309.

166. Scholz, C.H. Earthquakes and friction laws Текст. // Nature. 1998. -PP. 37-42.

167. Астафуров, С.В. Изучение условий инициирования относительных смещений структурных элементов разломно-блоковых сред при вибрационных воздействиях Текст. / С.В. Астафуров, Е.В. Шилько, С.Г.

168. Псахье // Известия ТПУ. 2007. - № 2. -С. 32-37.

169. Виноградов, С.Д. Экспериментальное изучение сейсмического режима Текст. / С.Д. Виноградов, B.C. Пономарев // Природа. 1999. - №3. - С. 77-89.

170. Салтыков, В.А. Сейсмические затишья перед двумя сильными землетрясениями 1996 г. на Камчатке Текст. / В.А. Салтыков, Ю.А. Кугаенко // Вулканология и сейсмология. 2000. - №1. - С. 57-65.

171. Соболев, Г.А. Физика землетрясений и предвестники Текст. / Г.А. Соболев, А.В. Пономарев. М.: Наука, 2003. - 270 с.

172. The third body concept: interpretation of tribological phenomena Текст. / Eds. D. Dowson, C.M. Taylor, T.H.C. Childs, etc. Amsterdam: Elsevier, 1996. 780 p.

173. Berthier, Y. The role and effects of the third body in the wheel-rail interaction Текст. / Y. Berthier, S. Descartes, M. Busquet et al. // Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. 2004. - No.5. - P. 423-436.