Evolution of plastic deformation and temperature at the reflection of a shock pulse from superficies with a nanorelief or with supplied nanoparticles

Интенсивное облучение и высокоскоростное столкновение металлов приводит к формированию и распространению в них импульсов ударного сжатия. Недавнее развитие экспериментальной техники с использованием мощных субпикосекундных лазерных импульсов позволяет получать ударные импульсы пикосекундного диапазона. В работе проведено молекулярно-динамическое моделирование высокоскоростных столкновений для образцов алюминия. Наличие нанорельефа или осажденных наночастиц на задней поверхности образца может значительно увеличить задний порог расщепления. Взаимодействие ударной волны с нанорельефом или осажденными наночастицами приводит к сильной пластической деформации. В результате часть энергии импульса сжатия расходуется на пластическую деформацию, которая предотвращает разрушение откола. Эффект от повышения порога может достигать сотен метров в секунду по скорости столкновения и десятков гигапаскалей по амплитуде падающей ударной волны. Рассмотрено распределение деформации сдвига и температуры в образце. Показано, что максимальная степень деформации и максимальный нагрев наблюдаются в тех частях нанорельефа, для которых наблюдается наибольшее изменение формы. Максимальная температура достигает точки плавления, но явных следов плавления не обнаружено, что может быть связано со скоростью протекания процессов.