Микронеоднородное деформирование, прочностные и пластические свойства поликристаллических материалов

• Автор: Богданов, Евгений Павлович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 365 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Статистические теории хрупкого разрушения, основанные на концепции слабейшего звена
1.2. Статистические теории хрупкого разрушения, предполагающие накопление повреждений
1.3. Статистические теории неупругих деформаций, использующие структурные модели
1.4. О возможности совершенствования статистического подхода к оценке прочности материалов
1.5. Экспериментальные исследования деформаций и микронапряжений при различных видах макронапряжённого состояния
1.6. Теоретическое исследование микронапряжений и локальных деформаций в поликристалле
1.7. Выводы
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
МИКРОНЕОДНОРОДНОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ
2. 1. Экспериментальное исследование кривых деформирования при плоском напряжённом состоянии в области перехода от микропластических деформаций к макропластическим
2.2. Вероятностная трактовка процесса перехода от микропластических деформаций к макросдвигу
2.3. Экспериментальное исследование закономерностей
микронеоднородной деформации при статическом и циклическом нагружении
2.4. Закономерности процесса образования трещин при малоцикловом жёстком нагружении и их связь с изменением прочностных и пластических свойств при статических и циклических испытаниях
$ 2. 5. Экспериментальное определение функции повреждаемости
2.6. Оценка относительной длительности инкубационного периода до возникновения микротрещин по закономерностям микронеоднородной деформации
2.7. Связь микронеоднородного деформирования с прочностными и пластическими свойствами
2.8. .Выводы
3 АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОНАПРЯЖЕНИЙ
3.1 Оценка концентрации микронапряжений на основе гипотезы об однородности деформаций в поликристалле
3.2 Зависимость статистических закономерностей распределения микронапряжений от вида напряжённого состояния, полученные на модели с использованием гипотезы однородности деформаций
3.3 Оценка концентрации микронапряжений на самосогласованной модели поликристалла, основанной на решении для анизотропного включения в изотропной матрице
3.4 Зависимость статистических закономерностей распределения микронапряжений от вида напряжённого состояния, полученные на

самосогласованной модели
3.5 Выводы
4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЁННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ПОЛИКРИСТАЛЛАХ.
4.1. Обоснование расчётной модели
4.1.1.Форма и расположение элементов структуры
4.1.2.3адание упругих свойств
4.1.3.Методика изучения влияния вида напряжённого состояния
4.1.4.Критерии текучести и прочности для зёрен в поликристалле
4.1.5.Методика моделирования упругопластической деформации кусочнооднородного материала с упругой и прочностной анизотропией
4.2. Результаты моделирования МКЭ взаимодействия зёрен при упругой деформации для однофазных металлов с кубическими кристаллическими решётками
4.2.1 Напряжённо-деформированное состояние в поликристалле а железа при
одноосном растяжении
4.2.2 Влияние вида напряжённого состояния на концентрацию микронапряжений и деформаций..
4.2.3 Влияние упругой анизотропии на концентрацию микронапряжений в
поликристаллах с кубическим типом кристаллической решётки
4.2.4. Влияние упругой анизотропии на статистические закономерности
распределения микронапряжений и деформаций
4.2.5 Влияние взаимодействия анизотропных зёрен на предел текучести
'9 4.2.6 Влияние взаимодействия анизотропных зёрен на энергию активации
4.3 Закономерности изменения локальных напряжений и деформаций в упругопластической области, полученные расчётом по МКЭ
4.4 Упругая деформация поликристалла с гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой
4.5 Упругая деформация для двухфазного сплава
4.6 Выводы
5 РАЗРАБОТКА СТА ТИСТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ ПРО ЧНОСТИ И ИХ
ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРО ЧНОСТИ И ПЛА СТИЧНОСТИ.
5.1 Условие неориентированной текучести поликристалла
5.2 Условие текучести поликристалла для слоистого образования сдвига
(неограниченное скольжение в зерне)
5.3 Сравнение расчётных и экспериментальных поверхностей текучести для материалов разного типа
5.4 Использование критерия текучести, учитывающего межзёренные
л взаимодействия в расчётах на прочность

5.5 Статистические критерии разрушения
5.5.1 Условие прочности поликристалла при разрушении зёрен по одному
семейству плоскостей спайности
5.5.2 Условие прочности поликристалла при малой прочностной анизотропии зёрен
5.6 Применение статистических критериев прочности для оценки
пластичности
5.6.1 Кривые деформирования для сложного напряжённого состояния
5.6.2 Диаграмма механического состояния материала. Прогноз деформационного поведения материала в зависимости от вида напряжённого состояния..
5.6.3 Влияние вида напряжённого состояния на пластичность при различных процессах развития пластического деформирования и разрушения
5.6.4 Оценка опасности разрушения и ресурса пластичности в окрестности трещины
5.6.5 Оценка малоцикловой усталости при жёстком цикле для произвольного напряжённого состояния на базе статистических критериев прочности.
5.7 Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ИЗОБРЕТЕНИЙ
Приложения
общей текучести связан с достижением предельной вероятности Р(£* > £с)=сога/ , которая не зависит от вида напряжённого состояния. А
дисперсия касательных микронапряжений на слое текучести пропорциональна потенциальной энергии деформации, аналогично (1.13). Выразив произведение критической величины нормированного предела интегрирования гк и параметра неоднородности материала через пределы текучести
2 — ф
при растяжении ат и кручении Ть получают Ьк =

где (р = —- и условие текучести примет вид
2(<р- 2^2(1 + у»
(сгу-стгХ<р-^2(+у)) , 2-ср I 2 , ; _2 _ _Ч _
2-Т2(ГД) 1 11 М<’Л+ЭД + <тЛ)-тг
. (1.30)
При ^ = ,/2(1 + и) произведение кгк -> со, что соответствует бесконечно малому числу пластически деформированных объёмов и условие текучести (1.30) для пластически несжимаемых материалов (н=0,5) в пространстве главных напряжений интерпретируется цилиндром Губера-Мизеса, а при 0<1<0,5 - эллипсоидом Бельтрами. При <р = 2 кгк= 0, что отвечает либо однородному в микромасштабах материалу с коэффициентом неоднородности к=0, либо переходу всего материала в состояние пластичности (гк=0). В этом случае условие (1.30) соответствует призме Треска-Сен-Венана.
Очевидно, что использование условия (1.29) эквивалентно пренебрежению пластической анизотропией зёрен, а принятие априори феноменологической зависимости для дисперсии касательных микронапряжений вида (1.13) предопределяет структуру статистического условия текучести. Кроме того, применение основной гипотезы Р(£* > %с)=сот1, которая связыва-