|
В рамках подхода иерархического численного моделирования проведены комплексные исследования особенностей механического поведения композитов на металлической основе, природных композитов и материалов с покрытиями. Построено релаксационное определяющее уравнение с учетом дислокационных представлений о природе пластического течения. Исследованы механизмы неоднородного деформирования композитов с учетом границ раздела разных масштабов, включая медленные течения типа распространения фронтов Людерса. Показано, что введение в рассмотрение структуры материала с явным учетом кривизны границ раздела позволяет ввести масштабный фактор, а одновременное использование моделей механического поведения отдельных компонентов (пластичных чистых металлов и сплавов, либо хрупких и вязко-хрупких керамик) обеспечивает взаимосвязь и взаимовлияние разных физических процессов. Например, для композиции «матрица–включения» можно явно ввести в модель следующую иерархию характерных масштабов: макро – представительные скопления включений (средний размер до 1 мм.), мезо II – включение как целое (средний размер - 20 мкм.), мезо I – радиус кривизны границ раздела «матрица-включение» (средний размер - 2 мкм.), микро – локальная зона разрушения (размер - 200 нм.). При моделировании такой системы процессы пластической деформации матрицы и растрескивания включений протекают согласовано, а ее интегральный отклик на внешнее воздействие зависит от свойств материалов-компонентов структуры. Установлено, что даже в условиях сжатия в композиционном материале могут возникать локальные области объемного растяжения, величина напряжений в которых сопоставима с величиной внешней сжимающей нагрузки. Именно в таких областях может зарождаться разрушение композитов. В трехмерном случае на примере элементарного объема с единичным включением показано, что степень кривизны границы раздела влияет на механизмы разрушения: объемное растрескивание включения, либо разрушение вдоль границы раздела. Было показано, что подобная смена механизма разрушения может происходить на определенной глубине залегания пластов горных пород и обусловлена изменением локального напряженного состояния вблизи границ раздела в зависимости от горного давления. Исследованы закономерности деформирования и разрушения многофазных структур стальная подложка – хрупкое покрытие и титановая подложка с поверхностным слоем модифицированным ультразвуковой обработкой и электронными пучками. Исследовано влияние переходного слоя, толщины и пористости покрытия, размера зерен в подложке, а также скорости нагружения на прочность композитов. Изучены особенности деформирования и разрушения материала в области неразъемного соединения, полученного сваркой трением с перемешиванием.
|
|
Расписание
