При исследовании прочности твердых тел было замечено, что разрушение происходит при величине растягивающей силы много меньше силы межатомного взаимодействия.

Сам термин «физика разрушения» звучит еще для многих непривычно. До сих пор принято было говорить о прочности. Говоря о физике разрушения, обычно понимают под этим изучение тех условий, при которых в сплошном теле возникает трещина, система трещин или пор (центров разрушения).

На практике встречается большое число различных временных режимов нагружения. Их можно условно отнести к квазистатическим и динамическим (импульсным).

Квазистатический процесс – бесконечно медленный переход физической системы из одного состояния в другое, при котором в любой момент времени состояние системы бесконечно мало отличается от равновесного. Воздействие можно считать квазистатическим, если внешние силы медленно изменяются во времени.

Динамический режим (импульсное воздействие) отличается от квазистатического малым временем действия внешних сил высокой интенсивности. Это имеет место, например, при взрывном нагружении или импульсном разогреве материала. В таком режиме работает большинство энергетических устройств большой мощности (импульсные ядерные реакторы, ускорители). Их предельные возможности, особенно аварийные состояния, как правило, связывают с динамическим разрушением. Именно при импульсном воздействии происходит динамическое разрушение.

При воздействии на вещество интенсивных ударных волн в нем происходит разрушение своеобразного вида, называемое отколом.

Ударные волны в веществе (твердом теле) создаются, как известно, при взрыве и высокоскоростном ударе. Но немногим известно, что и при интенсивном импульсном разогреве при воздействии проникающих излучений происходит образование ударных волн и волн разрежения. Взаимодействие последнего типа волн приводит к откольному разрушению.

Длительное время исследования явления динамического разрушения, тесно связанные с основной деятельностью РФЯЦ-ВНИИЭФ, проводились на внешних полигонах (воздействие импульсных проникающих излучений), на внутренних полигонах (исследование взрывного воздействия на твердые тела) и в лабораторных условиях с применением сильноточных импульсных ускорителей релятивистских электронов.

Успешное творческое сотрудничество двух отделений ВНИИЭФ – отделения 04 и отделения 03 (Института ядерной и радиационной физики и Института физики взрыва) позволило получить уникальные данные о разрушении металлов при предельно малых временах действия нагрузки от t ~ 10^-6 до t ~ 10^-10 с (при вводе энергии до 10¹² градусов в секунду и начальных температурах в диапазоне 4К ё 0,8 температуры плавления) и дать им оригинальное физическое объяснение.

В результате большого объема расчетно-теоретических и экспериментальных исследований было показано, что металлы в явлении динамического разрушения проявляют универсальные свойства, обусловленные самоорганизацией диссипативных структур – каскада центров разрушения, растущего в процессе разрушения как самоподобный геометрический объект, называемый фрактальным кластером. Показано, что явление макроразрушения – разделение тела на части, когда возникает связность в системе центров разрушения, может быть описано на языке так называемой математической теории перколяции (протекания).

Это позволило установить инварианты поведения металлов при явлении динамического разрушения, в которые входят энергетические параметры металла и нагружающего импульса. Отношение критической плотности поглощенной энергии, приводящей к разрушению, к энергетическим параметрам (термодинамический потенциал – энтальпия и теплота фазового перехода) для определенного значения долговечности (времени от момента приложения нагрузки, например, от момента облучения до разрушения) для всех металлов одинаково (временной диапазон действия нагрузок t ~ 10^-6 ё10^-10 с).

Проведенное также обобщение данных по разрушению в квазистатическом диапазоне позволяет в настоящее время описать разрушение металлов единой зависимостью в интервале действия нагрузок от 10⁷ ё10^-4 с (от года и долей секунды до 10^-10 с).

Полученные инварианты позволяют прогнозировать поведение неисследованных материалов в экстремальных условиях, а также компьютерным способом «конструировать» новые сплавы, стойкие к определенным видам импульсного воздействия.

Результаты проведенных исследований широко опубликованы в ведущих научных журналах страны, трудах международных конференций, монографиях. Заявка на предполагаемое открытие была подана в Международную ассоциацию авторов научных открытий в 1999 г., после того как на материалы предполагаемого открытия были получены положительные отзывы ведущих ученых России и они были одобрены на заседании Отделения физики РАЕН.

Зарегистрированное открытие относится к современным областям знаний, таким как нелинейная физика, синергетика, физика быстропротекающих процессов, физика твердого тела.