Моделирование процессов деформации, повреждения и разрушения хрупких гетерогенных сред при динамических нагрузках

• Автор: Коробенков, Максим Викторович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 Механическое поведение и структура керамических композиционных материалов с оксидной матрицей в квазистатических и динамических условиях нагружения
1.1 Перспективные керамические композиты с высокими удельными прочностными характеристиками при статических и динамических воздействиях
1.2 Фазовый состав и структура на разных масштабных уровнях образцов перспективных керамических композиционных материалов включениями
1.3 Исследование деформации, накоплении повреждений и разрушения в опытных образцах композиционных керамических материалов при испытании на трехточечный точечный изгиб, ударную вязкость
1.4 Исследование деформации, накоплении повреждений и разрушения в опытных образцах композиционных керамических материалов при испытании на одноосное сжатие
1.5 Проведение исследований трещиностойкости образцов композитов с оксидной керамической матрицей, наполненных субмикронными включениями, методом контролируемого внедрения индентора с использованием схемы Виккерса
2 Численное моделирование деформации, повреждения и разрушения гетерогенных конденсированных сред при интенсивных динамических воздействиях
2.1 Модель механического поведения гетерогенных конденсированных сред в условиях динамического нагружения с учетом эволюции структуры
2.2 Моделирование напряженно-деформированное состояния, процессов повреждения и разрушения хрупких структурированных сред при интенсивных динамических воздействиях
2.3 Сходимость численных результатов моделирования деформации структурированных повреждаемых сред
3 Моделирование процессов деформации и разрушения керамических композиционных материалов при интенсивных динамических
воздействиях
3.1 Исследование влияния параметров структуры наноструктурных композиционных керамических материалов на прочностные свойства при
интенсивных динамических воздействиях

3.2 Влияние структурных факторов на протекание процессов повреждения
композиционных материалов при ударно-волновых воздействия
3.3. Влияние эффекта трансформационного упрочнения на вязкость
разрушения керамических композитов при ударно-волновом нагружении
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Общая характеристика работы: Диссертация посвящена исследованию процессов деформации, повреждения и разрушения хрупких гетерогенных сред при динамических нагрузках
Актуальность темы исследования.
В настоящее время существенно расширилась область применения в технике конструкционных керамических материалов, сочетающих высокую твердость, термостойкость, износостойкость, химическую стойкость. Это связано с успешным развитием технологий создания керамических композиционных материалов на основе субмикронных порошков с нанокристаллической структурой, позволяющих массово производить материалы с повышенными прочностными характеристиками и трещиностойкостью.
Применение в технике новых поколений керамических композиционных материалов, потребовало создания адекватных моделей и методов, позволяющих прогнозировать их механическое поведение в широких условиях внешних воздействий, включая интенсивные динамические нагрузки. В настоящее время большой интерес представляют конструкционные керамические материалы, создаваемые на основе порошков с нанокристаллической структурой и обладающие повышенными прочностными характеристиками и трещиностойкостью.
Создание методов описания и прогнозирования механическЬго поведения хрупких гетерогенных сред, учитывающих их структуру и закономерности процессов повреждения и разрушения, является актуальной задачей механики деформируемого твёрдого тела. Одним из наиболее перспективных подходов к решению этой проблемы является вычислительная механика материалов.
Вместе с тем, механическое поведение керамических композиционных материалов в условиях динамического нагружения исследованы недостаточно полно.
Описание механического поведения керамических композитов при динамических нагрузках представляет существенную сложность. Это связано со слабой изученностью процессов зарождения и распространения микротрещин в керамических композитах, упрочненных субмикронными включениями в условиях динамического нагружения, отсутствием адекватных моделей механического поведения подобных материалов.
Актуальность развития исследований с использованием моделирования поведения хрупких гетерогенных сред сохраняется в связи с потребностью более полного понимания закономерностей процессов повреждения и разрушения, происходящих в керамических
образцов керамических композитов 0,ЗАЬ0з+0,7 т02 +3 % У20з) и 0,3 ЛЬОз - 0,7 [(2г02 — 3 % У20з) -0,056 (Л120з - 1,5 % М§0)| при скорости прогиба 90 мм/с показаны на рисунке 34. При достижении критического усилия, на нижней поверхности образца происходит зарождение трещины, распространение которой по сечению образца вызывает резкое увеличение прогиба и релаксацию регистрируемого усилия. Таким образом, регистрации деформирующего усилия во времени позволяет с высокой точностью определить как момент начала зарождения повреждения керамических образцов, так и усилия в момент начала разрушения.
Рисунок 33 - Разрушение образца при трехточечном изгибе
Время, с
Рисунок 34 - Хронограммы деформирующего усилия от времени