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

поверхні навантаження і зсуву границь текучості вліво уздовж гідростатичної осі;

  • збільшення початкової зв'язності матеріалу призводить до зсуву правої границі поверхні навантаження вліво уздовж гідростатичної осі, у той час, коли ліва границя залишається нерухомою; при цьому гранична поверхня огинає еліпсоїд поверхні навантаження праворуч, а також зменшується з ростом початкової зв'язності матеріалу;

  • збільшення напруження плину у твердій фазі матеріалу за рахунок варіювання коефіцієнта зміцнення призводить до зсуву граничної поверхні убік напружень, що розтягують.

    Результати, отримані в даному розділі, можуть також бути інтерпретовані у формі діаграм пластичності, що притаманні моделям руйнування при пластичному деформуванні (концепції В. А. Огородникова, І.О. Сивака, В.Л. Колмогорова). З цією метою в момент руйнування шляхом інтегрування рівнянь (6) визначається накопичена деформація формозміни , що співставляється з показником напруженого стану (у момент руйнування).

    Результати, наведені на рис. 6, для різних m, цілком аналогічні тим, що мають місце і для руйнування компактних металів, де критерії пластичної міцності формулюються в математично витонченій формі, однак, на основі феноменологічних міркувань.

    На відміну від них, критерій граничного стану, сформульований у даній роботі, заснований на використанні теорії плину, куди входять параметри матеріалу (пористість, деформація порошкової фази), а також враховуються особливості взаємодії порошкової фази з вкрапленнями. У даному розділі роботи було проведено також порівняння експериментальних даних зі зробленими розрахунками. Відзначено добре узгодження теоретичних результатів із відомими в літературі експериментальними даними для сталей Р18 і ШХ15 відповідно.


    Таким чином, розглянутий нами критерій є чутливим до властивостей і складу порошкового матеріалу. При цьому підхід, запропонований у дисертації:

    • не вимагає введення або обґрунтування додаткових умов граничного стану;

    • дозволяє одержувати граничні характеристики безпосередньо на основі співвідношень теорії пластичного плину і зв'язувати їх із параметрами, що визначають властивості і поведінку матеріалу: пористістю, когезивною здатністю, схильністю до виникнення пор і деформацією твердої фази.

    У четвертому розділі роботи досліджується поведінка щілини в пористих середовищах. При аналізі пластичної зони поблизу вершини макроскопічної щілини розглядалися лише випадки плоского напруженого стану і плоскої деформації. Передбачалося, що пластична поведінка даного матеріалу може бути описана в рамках моделі, сформульованої в другому розділі. Метою досліджень було визначення поля напружень поблизу устя щілини моди I, а також аналіз фізико-механічного змісту коефіцієнта тріщиностійкості K1c.

    Показано, що в обох випадках, плоского напруженого стану і плоскої деформації, величина K1c залежить від пористості та ступеня зв'язності на межі вкраплення-матриця. При цьому збільшення пористості сприяє зниженню значення K1c, а збільшення зв'язності — навпаки, збільшує значення K1c.

    Знайдено значення радіусів пластичних зон rp , що задовольняє використовувану в роботі умову пластичності і відповідних рівню напруг плину . Встановлено, що зростання пористості сприяє збільшенню розміру пластичної зони, у той же час зниження ступеня зв'язності сприяє її зменшенню.

    Знайдені значення коефіцієнтів тріщиностійкості K1c і радіусів пластичних зон, як у випадку плоского напруженого стану, так і у випадку плоскої деформації, допускають граничний перехід, тобто при нульових значеннях и і m величини K1c і rp визначаються з відомих виразів для компактних матеріалів.




    ВИСНОВКИ

    • На основі узагальнення критерію В.В. Скорохода сформульована умова відшарування твердого вкраплення, що не деформується, від порошкової матриці при пластичній деформації (сформульований критерій мікропошкоджуваності). Як результат застосування даного критерію було встановлено, що на відміну від відомих пружних розв'язків (Ешелбі, Танака та ін.), залежність між деформацією, яка 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 таким, що пластично зміцнюється. У такий спосіб сформульовано обмеження на склад матеріалу, які забезпечують його деформування без руйнування.

    • 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. Визначена залежність матеріальних функцій узагальненої теорії пластичності пористих тіл з урахуванням розподілу недосконалих границь вкраплення-матриця, а також вмісту твердих вкраплень, що дає можливість проводити розрахунки на міцність більш широкого класу композитних матеріалів.

    • 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), що обмежує область "дозволених" напружених станів при пластичній деформації композиту з порошковою матрицею; гранична поверхня пористого матеріалу лежить поза поверхнею плину, що є замкнутою; на відміну від неї гранична поверхня обмежена лише з боку навантажень, що розтягують. На основі запропонованої в даній роботі умови руйнування при пластичній деформації композиту з порошковою матрицею побудовані без додаткових емпіричних чи феноменологічних припущень діаграми пластичності порошкових композиційних матеріалів для різних значень ступеня зв'язності на границі вкраплення-матриця. Побудовані діаграми якісно відповідають відомим експериментальним даним, що свідчить про коректність запропонованого критерію руйнування.

    • Шлях визначення граничних характеристик деформування пористого виробу, запропонований у даній роботі, вільний від необхідності проведення спеціальних експериментів по пластичній міцності порошкових матеріалів; це забезпечує економію дорогих матеріалів та ресурсів для проведення попередніх випробувань і звільняє від необхідності використання спеціального обладнання при проектуванні технологій пресування порошків, штампуванні пористих заготовок і екструзії виробів на основі порошкових композитів; забезпечується можливість вибору таких схем деформування, при яких вдається уникнути руйнування.

    • Отримані результати можуть бути використані для прогнозування феномена перепресування (виникнення щілин, що розшаровуються) при пресуванні у жорстких матрицях, оскільки внаслідок впливу зовнішнього тертя і складності геометрії виробу, спектр можливих напружених станів в об'ємі пресування може охоплювати стан чистого зсуву (е =0), при якому, відповідно до отриманого в роботі результату, досягнення граничного стану цілком ймовірно.

    • Проведена оцінка розміру пластичних зон у вершині макроскопічної щілини; показано, що розмір пластичних зон і величина коефіцієнта тріщиностійкості істотно залежать від внутрішніх параметрів матеріалу, таких як пористість, концентрація твердих вкраплень і ступінь зв'язності на границі вкраплення-матриця; встановлено, зокрема, що збільшення пористості сприяє


  •