Відділ створений у 1975 р. д.т.н. наук, професором Ю.Я. Мєшковим. На сьогоднішній день відділом керує д. ф.-м. н. С.О. Котречко.

Зародком відділу була група швидкісного електронагріву сталевого дроту, керована с.н.с., к.т.н. Мєшковим Ю.Я. у складі відділу фізики швидкісного електронагріву сталей і сплавів під керівництвом академіка АН УРСР В.Н. Гріднєва. Метою групи була розробка теоретичних основ і практичної технології виготовлення холоднотягнутого дроту для сталевих канатів підвищеної міцності за розробленою співробітниками групи принципово новою технологією підготовки структури сталі до холодного волочіння шляхом швидкісного електрогартування і електровідпуску сталі (ШЕТО). Нова технологія пройшла успішну дослідно-виробничу перевірку на Одеському сталедротяному-канатному заводі у 1963–70 рр. (с.н.с., к.т.н. Черненко М.Ф., к.т.н. Ніконенко Д.Й.). Подальше підвищення міцності дроту для надвисокоміцних канатів і спецвиробів потребувало використання ШЕТО для високовуглецевих і легованих сталей, що зробило головною метою групи вивчення фізичної природи високоміцних станів сталей (с.н.с., к.т.н. Гаврилюк В.Г., с.н.с., к.т.н. Полушкін Ю. А.), природи холодноламкості канатів (с.н.с. к.т.н. Пахаренко Г.О.) і катастрофічної втрати пластичності — розшарування (с.н.с., к.т.н. Меттус Г.С.). У ході цього етапу робіт були закладені основи уявлень про фізичну природу міцності і руйнування сталі та запропонована модель мікросколу, в якій ініціювання руйнування сталі пов'язується із втратою рівноваги зародкових нанотріщин у момент їх появи в процесі пластичної деформації. Таким чином, логіка розвитку досліджень по досягненню гранично міцних станів у сталях і сплавах привела до необхідності поглибленого вивчення фізичної природи міцності і руйнування сталей і сплавів, що і стало підставою для відокремлення цієї групи дослідників у самостійний відділ з новими задачами і цілями у 1975 р. Розвиваючи вже наявний науковий заділ, співробітники відділу продовжували співробітництво з численними підприємствами сталедротяного профілю (Одеса, Волгоград, Орел, Харцизск, Бєлорєцьк) і організаціями оборонного призначення (Москва, Ленінград, Свердловськ), де наукові ідеї, покладені в основу технології ШЕТО, і модель мікросколу поступово перейшли в коло задач, пов'язаних із проблемою міцності суцільнометалевих виробів і конструкцій. Результатом цих робіт стало, зокрема, присудження керівнику відділу двох Державних премій (УРСР у 1974 р. і СРСР у 1986 р.) у складі великого авторського колективу. Новим етапом у розвитку досліджень щодо фізичної природи руйнування металів і елементів конструкцій став прихід у відділ аспіранта Котречко С.О. (1983 р.). Він розробив статистична модель утворення і втрати рівноваги зародкових тріщин. Це дозволило розробити фізичні основи руйнування в сильно неоднорідних полях напружень і деформацій, створюваних концентраторами напружень, тобто в умовах, коли крихке руйнування ініціюється в гранично малих об’ємах в околиці концентраторів напружень та при тривісному напруженому стані. Як результат, була запропонована багаторівнева версія Локального підходу до руйнування. Детальний вплив стохастичних полів мікронапружень на втрату стійкості зародкових тріщин було розглянуто в дисертаційній роботі с.н.с., к.ф.-м.н. Стеценко Н.Н. (1995 р.)

Руйнування металів у неоднорідних силових полях, створюваних магістральними тріщинами та іншими концентраторами напружень нерозривно пов'язане з ефектом окрихчення сталей, що обумовлено зменшенням рівня її в'язкості. Тому, вивчення фізичної природи в'язкості, як найважливішої механічної властивості конструкційного матеріалу, що відповідальна за силову надійність будь-якої конструкції, стало основою нового наукового напрямку відділу в останнє десятиріччя. Відповідно до наукових традицій відділу в цьому напрямку робіт була висунута оригінальна наукова концепція природи в'язкості конструкційного матеріалу, що дозволила пояснити фізичну сутність цієї важливої властивості. Основна ідея полягає в тому, що в'язкість металу в умовах навантаження в конструкції є не що інше, як міра опору матеріалу переходу з пластичного в крихкий стан під впливом факторів окрихчення (концентрація напружень, динамічне навантаження, низька температура і т.п.). Була запропонована універсальна міра цієї властивості металу, що одержала назву “параметр механічної стабільності” металу. Фундаментальність цієї нової характеристики металу полягає в тому, що вона дозволяє з єдиних позицій і в єдиній шкалі значень описати вплив на силову стабільність металу як його мікроструктурного стану, так і факторів зовнішнього впливу (температура, швидкість вантаження, напружений стан і т.і.). З іншого боку, такий підхід є придатним для оцінки силової стабільності, як на макро- так і на мікро- та атомному структурних рівнях.

1. Експериментальні дослідження спрямовані на розробку нових фізично обґрунтованих характеристик в'язкості і крихкої міцності металу та розробки методик їхнього використання для оцінки здатності сплавів протидіяти крихкому руйнуванню при їх навантаженні в конструкції [1–5].

Запропоновано нові механічні характеристики металу: (1) “крихка міцність” R_MC (2) “параметр механічної стабільності” P_ms та (3) “коефіцієнт механічної стабільності” K_ms. Параметр механічної стабільності P_ms є універсальною мірою в'язкості конструкційного сплаву, як в умовах одновісного розтягу, так і при складному напруженому стані і сильно неоднорідних силових полях, створюваних надрізами і тріщиноподібними дефектами. Величина K_ms характеризує здатність металу чинити опір переходу в крихкий стан за умов одновісного розтягу.

Розроблено методики експериментального визначення цих характеристик шляхом низькотемпературних випробувань стандартних зразків (3–293 К) і зразків з надрізами (77–293 К).Для конструкційних сталей встановлені закономірності впливу на рівень крихкої міцності R_MC параметрів мікроструктури (розмірів феритного зерна, мартенситного і бейнітного пакетів, карбідних часток, неметалічних включень).

У рамках концепції механічної стабільності спільно з ІЯД і ННЦ «ХФТІ» розроблені фізичні основи нової методології оцінки поточного стану рівня радіаційного окрихчення металу корпусу реактора в процесі експлуатації енергоблоку та прогнозування здатності опроміненого металу чинити опір порушенню цілісності корпусу реактора в аварійних ситуаціях (термічний шок) [6–9].

2. Теоретичні дослідження спрямовані на розробку фізичної теорії крихкого руйнування металів і сплавів. В основу цієї теорії покладені уявлення про зародкові тріщини, які відіграють у процесі крихкого руйнування таку ж фундаментальну роль, як дислокацій у процесі пластичної деформації. Виходячи з цих уявлень була розроблена статистична модель крихкого руйнування полікристалічних металів, що дозволяє з єдиних позицій описати вплив на рівень крихкої міцності металу як його структури (середнього розміру зерна, ступеня неоднорідності зеренної структури, кристалографічної текстури і т.п.), так і напружено-деформованого стану [10–12]. Це дозволило розробити концепцію “комп'ютерного синтезу” оптимальних структур сталей під конкретні умови їх навантаження в конструкції.

У відділі розроблений багаторівневий Локальний підхід до руйнування [13–16], у якому на відміну від загальноприйнятого на сьогоднішній день “BEREMIN Local Approach to Fracture”, вид функції імовірності руйнування не постулюється, а величина імовірності руйнування металу розраховується шляхом комп'ютерного моделювання елементарних актів руйнування, зв'язаних з утворенням і втратою стійкості зародкових тріщин. Це дозволяє використовувати запропоновану версію Локального підходу як для прогнозування температурної залежності тріщиностійкості сталі за результатами випробувань дрібномасштабних зразків з кільцевими надрізами, так і здійснювати пряме комп'ютерне моделювання впливу мікроструктури на здатність сталі чинити опір крихкому руйнуванню при складному напруженому стані і наявності концентраторів напружень, тобто в умовах типових для навантаження металу в конструкції.

У відділі проводяться теоретичні дослідження атомістики руйнування твердих тіл [17–20]. Встановлено, що принципова особливість процесу переходу від пружних до пластичних деформацій у нанокристалі полягає в локалізованій втраті стабільності кристалічної ґратки. Ці дослідження спрямовані на розробку основ фізичних уявлень про природу міцності нанокристалів і створення теоретичної бази для “конструювання” нанокомпозитів з наперед заданими властивостями. Дослідження атомістики руйнування одновимірних кристалів (карбін) крім фундаментального мають і прикладне значення, яке полягає в розробці методів прогнозування ресурсу роботи нанопристроїв.

Методики:

1. Механічні випробування на одновісний розтяг в інтервалі температур 3–300 К.
2. Випробування на ударний згин в інтервалі температур 93–300 К.
3. Стандартні методики випробувань матеріалів на твердість.
4. Методика визначення крихкої міцності металів та конструкційних сплавів.
5. Методика визначення крихкої міцності та в’язкості неоднорідної по перетину  арматури.
6. Прогнозування температурної залежності тріщиностійкості за допомогою ”Локального підходу до руйнування”.
7. Моделювання методом молекулярної динаміки процесів пластичної деформації і руйнування нанокристалів.