npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S207956292406037XNYPQTMnpe-411Research ArticleТвердые тела в экстремальных условияхSolids Under Extreme ConditionsУНИВЕРСАЛЬНЫЕ ПРИЗНАКИ ЯВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ И ТУРБУЛЕНТНОСТИ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ КРИТИЧЕСКИМ ПОВЕДЕНИЕМ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМUNIVERSAL FEATURES OF DYNAMIC FAILURE AND TURBULENCE PHENOMENA CAUSED BY THE CRITICAL BEHAVIOR OF NONLINEAR SYSTEMSСельченковаН. И.Sel’chenkovaN. I.uchaev@expd.vniief.ruУчаевА. Я.UchaevA. Ya.uchaev@expd.vniief.ruРоссийский федеральный ядерный центр – ВНИИЭФРоссияRussian Federal Nuclear Center All-Russia Research Institute of Experimental PhysicsRussian Federation202425122024156613623Copyright © Сельченкова Н.И., Учаев А.Я., 20242024Сельченкова Н.И., Учаев А.Я.Sel’chenkova N.I., Uchaev A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/411

В работе рассмотрены универсальные признаки явления динамического разрушения и турбулентности на основе анализа результатов исследований и литературных данных. В явлении динамического разрушения плотность поглощенной энергии, приводящая к разрушению, сравнима с энергетическими параметрами кристаллической решетки E ~ доли эВ/атом, в диапазоне неравновесных состояний t ~ 10–6–3 ⋅ 10–10 с. Макроразрушение, меняющее связность тела, возникает при достижении критической плотности каскада центров разрушения – перколяционного кластера, через каскад бифуркаций. Развитая турбулентность является хаотической динамикой, которая связана со стохастической неустойчивостью, перехода, например, через последовательность бифуркаций удвоения периода, через перемежаемость и т.д. В настоящее время строгая математически обоснованная теория явления динамического разрушения конденсированных сред и теория турбулентности отсутствуют, что предполагает для их описания применение скейлинговых соотношений и феноменологических подходов. На основе результатов расчетно-теоретических исследований и анализа литературных данных показана аналогия явлений динамического разрушения металлов и развитой турбулентности, которая заключается в том, что эти процессы имеют близкие значения критических индексов, и попадают в один класс универсальности.

Universal features of dynamic failure and turbulence phenomena are considered on the basis of research results and literature data analyses. The absorbed energy density causing the failure is comparable to the energy parameter of the crystal lattice E, which is fractions of electronvolt per atom in the range of nonequilibrium states t ~ 3 ⋅ 10–10–10–6 s. Macrofailure, changing the body connectivity, arises when approaching the critical density of the failure center cascade, i.e., percolation cluster, through the cascade of bifurcations. Fully developed turbulence is a chaotic dynamics, which is related to the stochastic instability of the transition through a sequence of period-doubling bifurcations, through intermittency etc. At present, a strict mathematically grounded theory of dynamic failure phenomena of condensed matters and turbulence theories are absent, which implies the application of scaling relations and phenomenological approaches for their description. On the basis of design-theoretical studies and literature data analysis, it has been shown that phenomena of dynamic metal failure and fully developed turbulence are analogous, meaning that these processes have close values of critical exponents and belong to one universality class.

ударно-волновое нагружениекритические явления в конденсированных средахдинамическое разрушение металловразвитая турбулентностьстепенные распределенияshock-wave loadingcritical phenomena in condensed mattersdynamic metal failurefully developed turbulencepower-law distributionsReferencesИлькаев Р.И., Учаев А.Я., Новиков С.А., Завада Н.И., Платонова Л.А., Сельченкова Н.И. // Докл. Акад. наук. 2002. Т. 384 (3). С. 328–333.Илькаев Р.И., Учаев А.Я., Новиков С.А., Завада Н.И., Платонова Л.А., Сельченкова Н.И. // Докл. Акад. наук. 2002. Т. 384 (3). С. 328–333.Илькаев Р.И., Пунин В.Т., Учаев А.Я., Новиков С.А., Кошелева Е.В., Платонова Л.А., Сельченкова Н.И., Юкина Н.А. // Докл. Акад. наук. 2003. Т. 393 (3). С. 326–331.Илькаев Р.И., Пунин В.Т., Учаев А.Я., Новиков С.А., Кошелева Е.В., Платонова Л.А., Сельченкова Н.И., Юкина Н.А. // Докл. Акад. наук. 2003. Т. 393 (3). С. 326–331.Кошелева Е.В., Пунин В.Т., Сельченкова Н.И., Учаев А.Я. Общие закономерности иерархических релаксационных процессов в металлах при воздействии импульсов проникающих излучений: монография. 2015. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ.Кошелева Е.В., Пунин В.Т., Сельченкова Н.И., Учаев А.Я. Общие закономерности иерархических релаксационных процессов в металлах при воздействии импульсов проникающих излучений: монография. 2015. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ.Сельченкова Н.И., Учаев А.Я., Кошелева Е.В. Разрушение металла при воздействии проникающих разрушений: курс лекций. 2021. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ.Сельченкова Н.И., Учаев А.Я., Кошелева Е.В. Разрушение металла при воздействии проникающих разрушений: курс лекций. 2021. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ.Сельченкова Н.И., Учаев А.Я. // Ядерная физика и инжиниринг. 2022. Т. 13 (6). С. 558–568 [Sel’chenkova N.I., Uchaev A.Ya. // Phys. At. Nucl. 2022. V. 85 (10). P. 1744–1753].Сельченкова Н.И., Учаев А.Я. // Ядерная физика и инжиниринг. 2022. Т. 13 (6). С. 558–568 [Sel’chenkova N.I., Uchaev A.Ya. // Phys. At. Nucl. 2022. V. 85 (10). P. 1744–1753].Сельченкова Н.И., Учаев А.Я. // Ядерная физика и инжиниринг. 2024. Т. 15 (1). С. 48–56 [Sel’chenkova N.I., Uchaev A.Ya. // Phys. At. Nucl. 2023. V. 86 (9). P. 2076–2084].Сельченкова Н.И., Учаев А.Я. // Ядерная физика и инжиниринг. 2024. Т. 15 (1). С. 48–56 [Sel’chenkova N.I., Uchaev A.Ya. // Phys. At. Nucl. 2023. V. 86 (9). P. 2076–2084].Фейгенбаум М. // Усп. физ. наук. 1983. Т. 141. С. 343–374.Фейгенбаум М. // Усп. физ. наук. 1983. Т. 141. С. 343–374.Федер Е. Фракталы. 1991. Москва: Мир [Feder J. Fractals. 1988. New York: Plenum].Федер Е. Фракталы. 1991. Москва: Мир [Feder J. Fractals. 1988. New York: Plenum].Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы: миниатюры из бесконечного рая. 2001. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика.Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы: миниатюры из бесконечного рая. 2001. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика.Пригожин И. Конец определённости. Время, хаос и новые законы природы. 2000. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика [Prigogine I. The End of Certainty. Time, Chaos and the New Laws of Nature. 1997. New York: The Free Press].Пригожин И. Конец определённости. Время, хаос и новые законы природы. 2000. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика [Prigogine I. The End of Certainty. Time, Chaos and the New Laws of Nature. 1997. New York: The Free Press].Гапонов-Грехов А.В., Рабинович М.И. // Природа. 1981. № 2. С. 54−65.Гапонов-Грехов А.В., Рабинович М.И. // Природа. 1981. № 2. С. 54−65.Синай Я.Г. // Природа. 1981. № 3. С. 72−80.Синай Я.Г. // Природа. 1981. № 3. С. 72−80.Климантович Ю.Л. // Письма в журнал технической физики. 1988. Т. 14 (7). С. 631–634.Климантович Ю.Л. // Письма в журнал технической физики. 1988. Т. 14 (7). С. 631–634.Базаров И.П. Термодинамика. Учеб. пособ. для унтов. Изд. 2-е перераб. доп. 1976. Москва: Высш. школа.Базаров И.П. Термодинамика. Учеб. пособ. для унтов. Изд. 2-е перераб. доп. 1976. Москва: Высш. школа.Вильсон К., Когут Дж. Ренормализационная группа и ε-разложение. 1975. Москва: Мир.Вильсон К., Когут Дж. Ренормализационная группа и ε-разложение. 1975. Москва: Мир.Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: Справочник. Под ред. Григорьева И.С., Мейлиховой Е.З. 1991. Москва: Энергоатомиздат.Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: Справочник. Под ред. Григорьева И.С., Мейлиховой Е.З. 1991. Москва: Энергоатомиздат.Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. 1974. Москва: Наука.Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. 1974. Москва: Наука.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.