Многомасштабные закономерности локализации пластической деформации и разрушения металлов при динамическом нагружении

• Автор: Ляпунова, Елена Аркадьевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Многомасштабная природа пластической деформации. Современные представления о процессах пластичности и разрушения
1.1. Структурные уровни деформации и разрушения
1.2. Структурные изменения в металлах при динамическом нагружении
1.3. Закономерности формирования микрорельефа поверхностей
разрушения
Заключение
Глава 2. Методы исследования масштабно-инвариантных
закономерностей формирования микрорельефа
2.1. Основные понятия и методы
2.2. Верификация используемых методов количественного анализа данных о рельефе
2.3. Количественный анализ рельефа, формирующегося при электрохимической полировке металлов (алюминиевый сплав А6061, аналог АДЗЗ, и медь марки М1)
Заключение

Глава 3. Масштабно-инвариантные закономерности разрушения дюралюминиевых и медных мишеней, подвергнутых динамическому
нагружению
3.1. Экспериментальная схема и алгоритм анализа данных о рельефе
3.2. Пробивание мишеней из алюминиевого сплава А6061 (аналог АДЗЗ)
3.2.1. Микроструктурные исследования
3.2.2. Количественный анализ рельефа поверхностей разрушения
3.3. Пробивание мишеней из мед и м арки М1
3.3.1. Микроструктурные исследования
3.3.2. Количественный анализ рельефа поверхностей разрушения
Заключение
Выводы по диссертационной работе
Список цитируемой литературы

Введение
Актуальность темы. Согласно современным представлениям, деформируемое твердое тело является иерархически организованной системой, в которой пластическое течение согласованно развивается на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях. Исследования A.B. Степанова, Э.В. Козлова, В.А. Лихачева, Л.А. Тепляковой, H.A. Коневой, В.Е. Панина, Л.Б. Зуева, Л.Р. Ботвиной, D. Kuhlmann-Wilsdorf, N. Hansen, E. C. Aifantis, S. Nemat-Nasser, A. Pineau и др. позволили установить основные закономерности локализации деформации и формирования дефектных структур в моно- и поликристаллах.
Существенная неоднородность пластической деформации, а также универсальный характер образующихся дислокационных структур, подтверждают тот факт, что отклик материала на внешнее воздействие на макроуровне определяется эволюцией его внутренней структуры на всем спектре масштабов. Эта особенность поведения материала обуславливает необходимость рассмотрения деформационных процессов с единых позиций на микро-, мезо- и макромасштабных уровнях.
Наряду с общими для квазистатических задач закономерностями, процессы динамического деформирования материалов обладают рядом специфических особенностей, требующих детального исследования. К таким вопросам относятся стадийность и механизмы зарождения и развития трещин, критерии разрушения и т.д. Ценным источником информации о деформационных процессах является микрорельеф вновь образованных поверхностей, поскольку он отражает характерные стадии прохождения магистральной трещины и закономерности локализации пластической деформации и разрушения на всех масштабных уровнях.
Было установлено, что сложный и нерегулярный рельеф поверхностей разрушения обладает свойством масштабной инвариантности (самоафинности), и его можно описать с помощью безразмерных параметров

Микроструктурные исследования явления локализации деформации посвящены вопросам образования полос сдвига [40, 47], анализу скоростей деформации, вызывающих возникновение областей локализации, и термомеханическим закономерностям образования полос сдвига [48-50]. В 1982 году Bai и Johnson [48] опубликовали результаты исследования влияния свойств материала и геометрических условий задачи на локализацию пластической деформации при формировании пробки. Исследования Barta и Peng [51] посвящены изучению закономерностей формирования полос сдвига при пробивании стальных пластин, рассматриваемых как термовязкопластичный материал. В 1988 году с помощью камеры высокоскоростной съемки Marchand и Duffy [52] показали неоднородность формирования и распространения полос сдвига в тонкокатанных трубчатых образцах, подвергнутых динамическому кручению. Они получили оценочное значение скорости распространения полосы сдвига, оказавшейся близкой к 500 м/с. Структурным исследованиям распространяющихся полос сдвига посвящена также работа Giola и Ortiz [53]. Необходимо отметить, однако, что в большинстве случаев схемы нагружения в проводимых экспериментальных исследованиях обеспечивают сложнонапряженную деформацию образцов, что затрудняет интерпретацию получаемых данных и сопоставление особенностей морфологии поверхности разрушения и механизмов деформирования. Другой сложностью изучения адиабатических полос сдвига является то, что формирование их, начинающееся на ранней стадии процесса деформирования, в большинстве случаев не может наблюдаться in situ. Тем не менее, на сегодняшний день металлографические исследования остаются наиболее достоверным источником информации о физике процесса проникания ударника в металлическую преграду [54].
В работе [55] проведено систематическое экспериментальное исследование закономерностей пробивания металлических преград. Применение ударников трех видов и преград из различных материалов (алюминий, различные марки стали) с варьированием толщины мишеней