LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Поведінка порошкових та композиційних матеріалів в умовах простого і складного навантаження, а також на стадії, що передує руйнуванню

деформацією, що відповідає відриву вкраплення від матриці, і радіусом вкраплення при пластичному плині порошкового композиту істотно залежить від того, чи є матеріал порошку основної фази ідеально пластичним чи тим, що пластично зміцнюється;

  • сформульовано узагальнену модель пластичного плину порошкового композиційного матеріалу, що, на відміну від відомих, враховує не тільки пористість, а й наявність твердих вкраплень та їхню взаємодію з порошком основної фази; зокрема, сформульовано залежність матеріальних функцій узагальненої теорії пластичності порошкових матеріалів з урахуванням розподілу недосконалих границь вкраплення-матриця, а також наявність твердих вкраплень;

  • на основі постулату стійкості (постулату Дракера), а також на основі запропонованої в даній роботі узагальненої моделі пластичного плину порошкового композиційного матеріалу, сформульована умова досягнення другого граничного стану (умова руйнування) при пластичній деформації композиту з порошковою матрицею; побудовані граничні поверхні досліджуваних матеріалів, що обмежують область "дозволених" напружених станів;

  • на основі запропонованої в даній роботі умови руйнування при пластичній деформації композиту з порошковою матрицею, вказаний шлях побудови діаграм пластичності порошкових композиційних матеріалів для різних значень ступеня зв'язності на межі вкраплення-матриця, який не потребує додаткових емпіричних чи феноменологічних припущень.

    Практична цінність. В роботі запропонований шлях визначення граничних характеристик деформування пористого виробу, вільний від необхідності проведення спеціальних експериментів по пластичній міцності порошкових матеріалів. Це забезпечує економію дорогих матеріалів і ресурсів для проведення випробувань, звільняє від необхідності використання спеціального устаткування, а також обмежує вибір можливих схем деформування тими, при використанні яких, руйнування порошкового композиту при деформуванні вдається уникнути.

    Положення, що захищаються

  • Критерій декогезії твердого вкраплення в пористій матриці при пластичному деформуванні.

  • Узагальнена модель пластичного плину порошкового композиційного матеріалу,

  • Умова руйнування порошкового композиту при пластичній деформації (макроскопічне формулювання).

  • Локальні особливості деформування і формування пластичної зони в усті щілини пористого матеріалу.

    Апробація роботи. Основні матеріали роботи доповідалися на міжнародній конференції "Структура и свойства хрупких и квазипластичных материалов", (Латвія, Рига, 1994), міжнародному семінарі "Modeling of powders compaction " (Франція, Гренобль, 1997), семінарі "Реологические модели и процессы деформирования пористых порошковых и композиционных материалов" (Україна, Луцьк: ЛІІ, Кафедра ТАВ, 1997), міжнародному семінарі "Актуальные проблемы прочности" (Україна, Київ, 2001).

    Результати роботи також доповідалися й обговорювалися на наукових семінарах відділу мікромеханіки і реології порошкових та композиційних матеріалів Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України і відділу фізики міцності сталей і сплавів Інституту металофізики НАН України.

    За темою дисертаційної роботи опубліковано 4 роботи в наукових журналах, перелік робіт доданий наприкінці автореферату.

    Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 4-х розділів, висновків, викладена на 199 сторінках машинописного тексту, включаючи 40 рисунків, 1 таблицю і перелік літератури, що містить 148 найменувань.


    ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ


    У вступі і першому розділі викладена загальна характеристика роботи, обґрунтовується її актуальність, новизна і практична цінність; формулюються задачі дослідження. Показано наукову новизну, положення, що захищаються, і практичну цінність отриманих результатів. Відзначається, що наявність часток різних фаз може істотно впливати на поведінку порошкових матеріалів при їхньому пластичному деформуванні як на стадії формування, так і при їх подальшому формозміненні. При цьому несумісність деформування основної порошкової фази і твердих вкраплень може бути одним із джерел руйнування при штампуванні, екструзії та навіть при пресуванні у жорстких матрицях. Запобігання подібних явищ, а як наслідок і формування необхідних службових характеристик у виробах на основі порошкових композитів, залежить від вміння контролювати їхню поведінку при розвинутому пластичному плині. Відзначається прогрес у розумінні процесів пластичного плину пористих тіл і порошків. Істотний внесок у створення їхніх моделей пов'язаний з іменами Я.Ю. Бейгельзимера, Л.С. Богинського, Г.Я. Гуна, Б.А. Друянова, Г.М. Ждановича, В.П. Каташинського, А.М. Лаптєва, В. З. Мідукова, В.Д. Рудя, B.H. Самарова, В.В. Скорохода, Г.Г. Сердюка, Г.Л. Петросяна, М.Б. Штерна, M. Aboaf, D. Bouvard, А.Соскs, P. Doremus N. Fleck, A. Gurson, A. Green, H.Kuhn, LKuhn, R. McMeeking, V. Tveergard, S.Shima. Відзначається ефективність існуючих критеріїв руйнування при пластичному плині (А.О. Лєбєдев, В.А. Огородников, В.Л.Колмогоров, І.О. Сивак), а також відомі підходи до фізики і мікромеханіки руйнування композитів (В.Ф. Мойсєєв, В.І. Трефілов, С.А. Фірстов, M.Ashby, V. Broek, D. Emburry, L. Lorka, A. Needelman, S. Suresh). Разом з тим констатується, що існуючі моделі пластичного плину, так само як і критерії руйнування, слабко до декогезійних явищ усередині порошкової матриці, у той час як відомі фізичні і мікромеханічні підходи не є чутливі до макроскопічного впливу. У зв'язку зі сказаним, обґрунтовується необхідність формулювання такої макроскопічної теорії пластичності порошкових матеріалів і критеріїв їхнього граничного стану, яка була б чутлива до неоднорідності порошкової матриці.

    У другому розділі формулюється узагальнена модель поведінки композитів з порошковою матрицею при пластичному деформуванні. Водночас вирішується проблема про відокремлення вкраплення від матриці: визначається зв'язок між деформацією відриву і радіусом вкраплення. Відзначається, що несумісність деформування основної порошкової фази і дисперсних вкраплень обумовлює головну специфіку порошкових композитів – виникнення вільної поверхні на границі матриця вкраплення і зв'язаного з нею надлишкового об'єму. При цьому підкреслюється, що його поява визначає чутливість механічних характеристик до напрямку (шляху) деформування, зокрема, це веде до різного опору при розтязі та стиску (рис.1).

    Як найбільш близька до суті даного явища аналізується модель Fleck–Tvergaard–Hutchinson. Встановлюється, однак, що, відображаючи в цілому залежність надлишкового об'єму від показника напруженого стану (відношення гідростатичного тиску - р до інтенсивності дотичних напружень - ф), запропонована модель є несумісною із принципами термодинаміки незворотних процесів, оскільки не задовольняє умови існування потенціалу плину. Використовуючи зазначену залежність, вдається дійти до термодинамічно коректної моделі пластичного плину порошкового композиту, якому у просторі напружень відповідає поверхня навантаження у вигляді зміщеного еліпсоїда, рівняння якого має вигляд:

    , (1)


    де и – пористість, н, ц, m і – матеріальні функції моделі. Особлива роль параметра m полягає в тому, що саме він обумовлює в макроскопічній моделі ефект відчуження матриці від вкраплення, завдяки чому границі текучості при розтязі та стиску виявляються різними за абсолютною величиною. У відомих


  •