О Центре / Исследования

Физика высоких плотностей энергии

Основными направлениями исследований ФЦПИ, относящимися к физике высоких плотностей энергии, являются исследования свойств материалов при экстремальных условиях и высокоскоростных гидродинамических течений.

Изучение процессов возбуждения и распространения детонации

Инициирование взрывчатого вещества ударом стального шарика
- ВВ (взрывчатое вещество)
- ПВ (продукты взрыва)
- cтальной шарик

Взрывчатые вещества нашли широкое применение во многих областях науки и техники. Поэтому вопросы физики взрыва, детонационных режимов взрывчатого превращения представляют исключительный интерес. Процессы, происходящие во взрывчатом веществе при формировании детонационного режима, занимают особое место. Этим вопросам посвящено довольно много научных исследований, в которых некоторые задачи носят завершенный в той или иной мере характер, в других задачах достаточно много нерешенных вопросов. Даже теория стационарной детонации не в полной мере объясняет некоторые особенности детонационного процесса. В объяснениях же процессов, происходящих при формировании детонационной волны (ДВ), белых пятен существенно больше.

Существует много представлений о механизме начала химического превращения ВВ, механизмах его дальнейшего развития и формирования детонации, либо затухания процесса при ударно-волновом нагружении ВВ. Наличие большого количества объяснений возможных механизмов формирования ДВ в ВВ объясняется недостатком экспериментальных данных об этих процессах. Из-за отсутствия информативных методик исследований, либо ограниченных возможностей существующих по точности и разрешению во времени, практически невозможно получить на сегодняшний день прямые экспериментальные данные о процессах, происходящих в течение очень короткого времени, в критических условиях - максимальных давлений, скоростей, температур.

Отсутствие точных экспериментальных данных приводит к тому , что важнейшим методом исследования детонации является расчетно-теоретическое моделирование. Данное направление широко представлено в деятельности Центра.

Моделирование поведения материалов при динамических нагрузках

Размножение дислокаций при динамических нагрузках

Проблеме деформации и разрушения твердых тел посвящен широкий круг научных работ. Вместе с тем подавляющее большинство моделей, используемых для теоретического описания деформации и разрушения, является либо макроскопическим (феноменологическим) либо мезоскопическим. Однако для физического понимания этих моделей необходима микроскопическая транскрипция. Микроскопические модели деформации и разрушения являются моделями дислокационной динамики и содержат сравнительно небольшое число констант, что существенно повышает их предсказательную силу.

Представляется возможным, что рассмотрение коллективных мод дислокаций позволяет единым образом описать процессы деформации и разрушения. Создание таких моделей является приоритетным направлением исследований ЦФПИ.


Моделирование процессов осколочного и ударно-волнового воздействия

Пробитие преграды осколком

Задачи прогнозирования процессов воздействия на различные технические конструкции и их элементы не могут успешно решаться без детального количественного теоретического анализа последовательности газодинамических процессов во всех элементах этих устройств. Наиболее остро необходимость в методах количественного инженерного прогноза ощущается при решении задач проектирования новых систем, оптимизации их конструкции, определения степени их безопасности и надежности при эксплуатации в различных условиях. Поскольку количественные методы механики сплошной среды в настоящее время развиты на достаточном для практики уровне, наибольшие трудности в задачах прогноза сопряжены с разработкой моделей термодинамических и реологических свойств материалов.

В ЦФПИ проводятся работы по созданию моделей материалов с широкой областью применения и по численному моделированию поведения сложных технических устройств с помощью высокопроизводительных вычислительных систем.

Инициирование детонации в ВВ в результате ударного воздействия


  Для запуска анимации нажмите на картинку

Список публикаций

Работы сотрудников ЦФПИ по физике высоких плотностей энергии

1. Киселев А.Б., Юмашев М.В. Деформирование и разрушение при ударном нагружении. Модель повреждаемой термоупругопластической среды // ПМТФ. - 1990. - № 5. - С. 116-123.

2. Киселев А.Б., Кабак Н.Е. Метод построения расчетных сеток с выделением внутренних контактных границ // Моделирование в механике. - 1990. - Т. 4 (21), № 5. - С. 96-110.

3. Киселев А.Б., Юмашев М.В. Математическая модель деформирования и разрушения твердого топлива при ударном нагружении // ПМТФ. - 1992. - № 6. - С. 126-134.

4. Киселев А.Б., Юмашев М.В. Численное исследование динамических процессов деформирования и микроразрушения повреждаемой термоупругопластической среды // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 1994. - № 1. - С. 69-77.

5. Киселев А.Б. О численном интегрировании уравнений течения упрочняющейся упругопластической среды // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 1995. - № 4. - С. 71-74.

6. Киселев А.Б., Максимов В.Ф. Численное моделирование нормального пробивания тонкой преграды деформируемым телом вращения // Изв. РАН. МТТ. - 1995. - № 5. - С. 162-171.

7. Киселев А.Б. О граничных условиях для задач МДТТ с центральной и осевой симметриями // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 1995. - № 6. - С. 106-108.

8. Kiselev A.B., Maksimov V.F. Numerical Investigation of Penetration into Thin Target by Axially Symmetric Body // Plasticity and Impact Mechanics / Editor N.K.Gupta New Delhi: New Age International (P) Limited, Publishers, 1996. - P. 411-424.

9. Kiselev A.B. Mathematical modelling of dynamical deforming and combined microfracture of damageable thermoelastoviscoplastic medium // Studies in Applied Mechanics 45: Advanced Methods in Materials Processing Defects. Edited by M.Predeleanu and P.Gilormini. - Amsterdam: Elsevier, 1997. - P. 43-50.

10. Киселев А.Б. Численное моделирование деформирования и разрушения тонкостенной сферической оболочки из слоистого вязкоупругого композита, заполненной жидкостью, под действием взрыва заряда, расположенного в центре конструкции // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 1997.- № 5. - С. 43-50.

11. Kiselev A.B., Yumashev M.V., Volod'ko O.V. Deforming and fracture of metals. The model of damageable thermoelastoviscoplastic medium // J. of Materials Processing Tech. - 1998, Vol.80-81. - P. 585-590.

12. Киселев А.Б. Математическое моделирование динамического деформирования и комбинированного микроразрушения термоупруговязкопластической среды // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 1998. - № 6. - С. 32-40.

13. Киселев А.Б. Математическое моделирование взрывного разрушения сферических оболочек с образованием двух фракций осколков // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 1999. - № 2. - С. 41-48.

14. Высокоскоростное взаимодействие тел/ В.М. Фомин, А.И. Гулидов, Г.А. Сапожников, И.И. Шабалин, В.А. Бабаков, В.Ф. Куропатенко, А.Б. Киселев, Ю.А. Тришин, А.И. Садырин, С.П. Киселев, И.Ф. Головлев. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. - 600 с.

15. Киселев А.Б. Математическое моделирование динамических процессов необратимого деформирования и разрушения твердых тел // Математическое моделирование. - 2000. - Т. 12, № 6. - С. 115-120.

16. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Никитин В.Ф., Юмашев М.В. Математическое моделирование автомобильных потоков на магистралях // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 2000. - № 4. - С. 39-44.

17. Киселев А.Б., Никитин В.Ф., Смирнов Н.Н., Юмашев М.В. Неустановившиеся движения автотранспорта на кольцевой магистрали // ПММ. - 2000. - Том 64. – Вып. 4 . - С. 671-678.

18.Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую природную среду. Справочное пособие. Под общей ред. Адушкина В.В., Козлова С.И. и Петрова А.В./ В.В.Адушкин В.В., А.Э. Александров, В.Н. Бурчик, А.Б. Киселев А.Б. и др.- М.: Изд-во "Анкил", 2000. – 640 с.

19. Smirnov N.N., Kiselev A.B., Nikitin V.F., Norkin A.V., Legros J.C., Istasse E., Shevtsova V.M. Microgravity investigation of capillary forces in porous media // Space Forum. – 2000, Vol. 1-4. - P. 1-10.

20. Киселев А.Б. Модель фрагментации при высокоскоростном соударении частиц космического мусора // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 2001. - № 3. - C. 50- 55.

21. Smirnov N.N., Kiselev A.B., Nazarenko A.I. LEO technogeneous ontaminants evolution modeling with account of satellites collisions // Space Debris 2000 (Ed. J. Bendisch). – Sc. and Technol. Series American Austronaut. Society. - 2001. - Vol. 103. - P. 99-112.

22. Space Debris. Hazard Evaluation and Mitigation. Edited by N.N. Smirnov – London and New York: Taylor and Francis, 2002. - 229 p. (Contributors: P.D. Anz- Meador, V.A. Chobotov, W. Flury, A.B. Kiselev, A.I. Nazarenko, V.F. Nikitin, A.E. Potter, N.N. Smirnov, T.Yasaka).

23. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Назаренко А.И. Математическое моделирование эволюции космического мусора на околоземных орбитах // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 2002. - N 4. - С. 34-42

24. Kiselev A.B., Luk’yanov A.A. Mathematical modelling of dynamic processes of irreversible deforming, micro- and macrofracture of solids and structures // Int. J. of Forming Processes. - 2002. - Vol. 5, No. 2-3-4. - P. 351-362.

25. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Никитин В.Ф. К исследованию высокоскоростного взаимодействия элементов космического мусора с газонаполненными оболочками // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 2003. - № 1. - С. 42-54.

26. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Никитин В.Ф., Асташова Е.Г., Асташов Н.А. Математическое моделирование динамики автотранспортных потоков и вызываемого ими загрязнения атмосферного воздуха в автомобильных тоннелях // Наукоемкие технологии. – 2003, т. 4. - № 9. – С. 29-43.

27. Киселев А.Б., Лукьянов А.А., Тьерселен М. Численное моделирование распространения криволинейных трещин гидроразрыва // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 2004. - № 1. - С. 36-43.

28. Киселев А.Б., Нехаева О.В. Численное моделирование динамического деформирования и разрушения толстостенной сферической оболочки // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 2004. - № 5. - С. 53-58.

29. Smirnov N.N., Kiselev A.B., Nazarenko A.I. Continuum model for space debris evolution with account of collisions and orbital breakups // Space Debris. – 2000. – Vol. 2. - No. 4. – P. 249-271 (publ. in 2004).

30. Киселев А.Б., Кокорева А.В., Никитин В.Ф., Смирнов Н.Н. Математическое моделирование автотранспортных потоков на регулируемых дорогах // ПММ. – 2004. – Т. 68, вып. 6. - С. 1047-1054.

31. Киселев А.Б., Нехаева О.В. Численное моделирование динамического деформирования и разрушения толстостенной цилиндрической оболочки // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 2005. - № 2. - С. 33-37.

32. Киселев А.Б. Математическое моделирование процессов необратимого динамического деформирования, микро- и макроразрушения твердых тел // Газовая и волновая динамика. – М.: Айрис-пресс, 2005. – С. 156-167.

33. Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т. 1. – М.: Научный мир, 2006. – 696 c.; Т. 2. – М.: Научный мир, 2006. – 776 c.:
1) Смирнов Н.Н., Никитин В.Ф., Киселев А.Б. Особенности образования космического мусора // Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т. 2. – М.: Научный мир, 2006. – С. 642-651.
2) Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Никитин В.Ф. Взаимодействие элементов космического мусора с газонаполненными отсеками космических аппаратов // Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т. 2. – М.: Научный мир, 2006. – С. 651-667.
3) Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Назаренко А.И. Эволюция многофазной популяции космического мусора // Современные глобальные изменения природной среды. В 2-х томах. Т. 2. – М.: Научный мир, 2006. – С. 667-678.

34. Киселев А.Б., Кокорева А.В., Никитин В.Ф., Смирнов Н.Н. Математическое моделирование движения двухполосного автотранспортного потока, регулируемого светофором // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. - 2006. - № 4. – С. 35-40.

35. Киселев А.Б., Нехаева О.В. Численное моделирование процессов необратимого деформирования и разрушения двухслойной сферической оболочки, заполненной жидкостью, при столкновении с препятствием // Проблемы механики деформируемых твердых тел и горных пород. Сб. статей к 75-летию Е.И. Шемякина / Под ред. Д.Д. Ивлева и Н.Ф. Морозова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – С. 320-338.

36. Модель космоса: Научно-информационное издание: В 2 т. / Под ред. М.И. Панасюка, Л.С. Новикова. – Т. 1: Физические условия в космическом пространстве. – М.: КДУ, 2007. – 872 с.; Т. 2: Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. – М.: КДУ, 2007. – 1144 с.

37. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Никитин В.Ф. Разрушения космических аппаратов в столкновениях с космическими объектами // Модель космоса: Научно-информационное издание: В 2 т. / Под ред. М.И. Панасюка, Л.С. Новикова. – Т. 2: Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. – М.: КДУ, 2007. - С. 682-700.

38. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Назаренко А.И., Никитин В.Ф. Космический мусор – новая техногенная среда в околоземном космическом пространстве // Модель космоса: Научно-информационное издание: В 2 т. / Под ред. М.И. Панасюка, Л.С. Новикова. – Т. 2: Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. – М.: КДУ, 2007. - С. 946- 982.

39. Киселев А.Б., Яруничев В.А. К исследованию фрагментации частиц космического мусора при высокоскоростном соударении // Вестн. МГУ. Сер. 1. Матем. Механ. – 2009. - № 2. - С. 26-35.

40. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Никитин В.Ф. Защита космических аппаратов при высокоскоростном взаимодействии с элементами космического мусора // Соврем. проблемы матем. и механ. Том I. Прикладные исследования / Под ред. В.В. Александрова и В.Б. Кудрявцева. – М.: Изд-во МГУ, 2009. – С. 226-244.

41. Киселев А.Б.,Максимов В.Ф., Нехаева О.В. Численное моделирование процессов необратимого деформирования и разрушения конструкций, сопровождающих удар, взрыв и проникание // Соврем. проблемы матем. и меха. Том I. Прикладные исследования / Под ред. В.В. Александрова и В.Б. Кудрявцева. – М.: Изд-во МГУ, 2009. – С. 276-292.

42. Киселев А.Б., Кокорева А.В., Никитин В.Ф., Смирнов Н.Н. Математическое моделирование движения автотранспортных потоков методами механики сплошной среды. Исследование влияния искусственных дорожных неровностей на пропускную способность участка дороги // Соврем. проблемы матем. и механ. Том I. Прикладные исследования / Под ред. В.В. Александрова и В.Б. Кудрявцева. – М.: Изд-во МГУ, 2009. – С. 311-322.

43. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Никитин В.Ф., Звягин А.В. Моделирование гидравлического разрыва нефтеносных пород как способа повышения нефтеотдачи // Соврем. проблемы матем. и механ. Том I. Прикладные исследования / Под ред. В.В. Александрова и В.Б. Кудрявцева. – М.: Изд-во МГУ, 2009. – С. 323-336.

44. Nikitin V.F., Kiselev A.B., Smirnov N.N., Lee Kwi-Joo, An Jung-Sun. On one problem of fracture propagation in ice layer // J. of the Korean Physical Society. – 2009. – Vol. 54. – No. 2. – P. 648-652.

45. Kiselev A.B., Lukyanov A.A. Numerical investigation of hydraulic fracture propagation // J. of Mechanical Behavior of Materials. – 2009. - Vol. 19. – No. - 5. P. 297-305.

46. Smirnov N.N., Kiselev A.B., Kondratyev K.A., Zolkin S.N. Impact of debris particles on pace structures modelling // Acta Astronautica. – 2010. – Vol. 67. – No. 3-4. – Pp. 333- 343.

47. Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Никитин В.Ф., Кокорева А.В. Математическое моделирование движения автотранспортных потоков методами механики сплошной среды. Двухполосный транспортный поток: модель Т-образного перекрестка, исследование влияния перестроений транспортных средств на пропускную способность участка магистрали // Труды МФТИ. - 2010. - Т. 2. - № 4 (8). – C. 152-162.

48. Киселев А.Б., Захаров П.П. Математическое моделирование процессов необратимого динамического деформирования и разрушения повреждаемых материалов и конструкций // Супервычисления и математическое моделирование. Труды XII международного семинара / Под. ред. Р.М. Шугалиева. – Саров: ФГУП РФЯЦ–ВНИИЭФ», 2011. - С. 202-207.

49. Киселев А.Б., Захаров П.П., Нехаева О.В. Математическое моделирование динамических процессов необратимого деформирования и разрушения повреждаемых сред. Приложения к проблемам геодинамики // Вестн. Нижегородского ун-та им. Н.И. Лобачевского. – 2011. - № 4 (2). – С. 459-461.

50. Киселев А.Б. Математическое моделирование фрагментации тонкостенных конструкций и компактных элементов при взрывном нагружении и ударном взаимодействии // Математическое моделирование. - 2012. - Т. 24, № 2.