Исследование автомодельных закономерностей формирования пластических фронтов в металлах при интенсивных воздействиях

• Автор: Баяндин, Юрий Витальевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Глава 1. Ударно-волновые явления в металлах. Модели деформирования при интенсивных воздействиях
1.1. Введение
1.2. Ударные волны в металлах. Автомодельные закономерности формирования ударных волн
1.3. Модели деформируемого твердого тела при ударно волновых нагрузках
1.4. Заключение
Глава 2. Статистическая теория дефектов. Упруго пластическая
модель среды с дефектами
2.1. Введение
2.2. Дислокационные субструктуры
2.3. Ансамбль микротрещин (микросдвигов)
2.4. Статистическая модель среды с дефектами
2.5. Неравновесная свободная энергия среды с дефектами.
Определяющие соотношения
2.6. Аппроксимация неравновесной свободной энергии
2.7. Структурно-скейлинговые переходы как механизм
пластической деформации
2.8. Заключение
Глава 3. Стуктурно-скейлинговые переходы в металлах. Анализ
структуры деформированного образца
3.1. Введение
3.2. Описание эксперимента
3.3. Результаты ударно-волнового эксперимента. Структура
деформируемого образца

3.4. Исследование скейлинговых закономерностей структуры деформируемого образца
3.4.1. Спектральный анализ стохастических сигналов (вейвлет и Фурье анализ)
3.4.2. Фрактальные характеристики скейлинга
3.5. Результаты спектрального анализа
3.6. Обсуждение результатов
Глава 4. Математическая модель плоского удара
4.1. Введение
4.2. Математическая постановка
4.3. Численный метод решения
4.4. Идентификация модели
4.5. Результаты
Заключение
Актуальность темы. Изучение закономерностей поведения материалов при динамических нагрузках, структуры ударных волн в конденсированных средах вызывает большой интерес, так как до настоящего времени являются открытыми вопросы, связанные с объяснением природы релаксационных процессов на фронте ударных волн, термодинамики динамических и ударно-волновых явлений в диапазоне умеренных интенсивностей нагрузок, для которых роль структурно-обусловленных механических процессов является определяющей.
Прогнозируемость процессов, происходящих при динамических и ударно-волновых нагружениях, достигается на основе моделей, верификация которых осуществляется сопоставлением результатов экспериментов и расчетов в некоторых модельных постановках. Описание структурно-обусловленных релаксационных процессов, определяющих механизмы пластичности и разрушения при динамических и ударно-волновых нагружениях, предполагает рассмотрение многомасштабных явлений в ансамблях мезоскопических дефектов, исследование их термодинамических и кинетических свойств, объяснение ряда ключевых эффектов, наблюдаемых при динамических и ударно-волновых воздействиях. Реалистичное описание термодинамики процессов деформирования и моделирование структурно-обусловленных релаксационных механизмов представляет значительный научный и практический интерес, и над созданием и совершенствованием моделей на протяжении многих лет работают ведущие научные лаборатории мира.
Диссертационная работа посвящена именно этой тематике и направлена на решение актуальной и сложной научной проблемы повышения надежности моделирования поведения материалов при

низкой чувствительности эволюции дислокационных структур к внешним напряжениям, но высокой чувствительности к структурным напряжениям, индуцированным взаимодействием дислокаций.
Увеличение дислокационной плотности сопровождается уменьшением расстояния между дислокациями и напряжений дислокационного взаимодействия при формировании соответствующих дислокационных субструктур. Коллективные свойства дислокационных ансамблей начинают играть лидирующую роль в дислокационных переходах и формировании дислокационных субструктур. Движущей силой таких переходов является тенденция достижения относительного минимума полной энергии при формировании дислокационных субструктур. Энергия дислокационных субструктур состоит из двух частей: собственная энергия дислокаций и энергия взаимодействия последних. Переходы в дислокационных субструктурах сопровождаются изменениями обеих частей. Как следствие, энергия вновь образуемых дислокационных субструктур оказывается меньше энергии предшествующей субструктуры.
Основная часть энергии дислокационных субструктур принадлежит собственной энергии дислокаций [59]
1п г0
(2.1)
где р - плотность дислокаций в дислокационной субструктуре; Ь
вектор Бюргерса; С - сдвиговой модуль упругости; Д - радиус
дислокационного ядра; Ь - характерный масштаб упругого поля дислокаций. Последний масштаб играет важную роль в эволюции дислокационных субструктур: увеличение дислокационной плотности ведет к уменьшению масштаба I в последовательности субструктур.