Структурно-аналитическая мезомеханика материалов с микронапряжениями

• Автор: Малинина, Надежда Аркадьевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 449 с. : ил.

Раздел I. Структурные напряжения в поликристаллических
материалах
Глава 1. Физико-механические свойства поликристаллических
материалов с микронапряжениями
1.1. Самоорганизация и многоуровневый (микро-, мезо-, макромасштабный) характер эволюции деформационных структур
1.2. Физико-механические свойства некубических поликристаллов при нестационарных термо- и баромеханических воздействиях
1.2.1. Микроструктурные напряжения температурного происхождения
1.3. Баромеханические неориентированные микронапряжения
1.4. Особенности механического поведения некубических поликристаллов при нестационарных температурных
и баромеханических воздействиях
1.5. Повреждаемость материала. Термоциклическая
и бароциклическая усталость второго рода
Примечание
Глава 2. Анализ подходов теоретического описания неупругой
деформации материалов
2.1. Инженерные варианты теорий ползучести при постоянных температурах
2.2. Ползучесть при изменяющейся температуре. Гипотеза трансформированного времени
2.3. Ползучесть в условиях сложного напряженного состояния
2.4. Статистические теории деформации

Глава 3. Структурно-аналитическая теория деформации
и разрушения поликристаллов с микронапряжениями
3.1. Основные гипотезы
3.2. Эффективные напряжения
3.3. Концепция структурных уровней в моделях пластичности кристаллов
3.3.1. Локальные инварианты микроуровня
3.3.2. Макроскопический уровень рассмотрения. Ориентационное
и статистическое усреднение
3.4. Концепция структурных уровней в моделях повреждаемости и разрушения
3.5. Микроструктурный уровень. Локальные критерии зарождения микротрещин. Параметры микроповреждаемости
3.6. Промежуточный структурный уровень. Параметры макроповреждаемости. Перенормировка напряжений
3.7. Макроскопический уровень разрушения. Разрушение
тела на части
3.8. Граф связности процессов деформации и разрушения в модели среды с микронапряжениями
Глава 4. Аналитическое исследование деформационных эффектов при нестационарном температурном и баромеханическом нагружении
4.1. Методика расчета термоактивированной деформации
4.1.1. Расчет термоактивируемой составляющей деформации при температурном воздействии
4.1.2. Расчет термоактивированной деформации при нестационарном баромеханическом воздействии
4.2. Методика расчета пластической атермической деформации при

нестационарном механическом и температурном воздействии
4.2.1. Расчет мйкродеформаций при ступенчатом нагружении
4.2.2. Анализ деформационного поведения при фиксированной нагрузке и постоянной температуре
4.2.3. Расчет микродеформаций на этапе увеличения температуры
4.2.4. Анализ деформационных свойств материала при его изотермической выдержке после термоударного нагрева
4.2.5. Расчет микродеформаций на этапе охлаждения
4.2.6. Расчет макроскопической деформации
4.2.7. Расчет неизотермической деформации для случая больших тепловых микронапряжений
4.3. Аналитическое исследование эффектов температурного и
баромеханического формоизменения, обусловленных термоактивированным механизмом деформации
4.3.1. Физические представления о механизмах формирования температурного последействия и формоизменения
4.3.2. Описание явлений температурного последействия и теплового формоизменения
4.3.3. Аналитическое соотношение для расчета баромеханического последействия и бароциклического формоизменения
4.4. Аналитическое исследование эффектов температурного и
баромеханического формоизменения при атермическом механизме деформации
4.4.1. Анализ атермической деформации при нестационарном температурном воздействии
4.4.2. Расчет необратимого формоизменения при бароциклическом воздействии
4.5. Методика верификации параметров структурноаналитической модели

1.5. Повреящаемость материала. Термическая и бароциклическая усталость второго рода
Неориентированные микронапряжения температурного, а также и баромеханического происхождения, инициируя мощные микропластические сдвиги, формируют критическую структуру и вызывают микроразрушения. Повреждаемость структуры наблюдается от однократного теплового или гидростатического нагружения и особенно при периодическом их воздействии. В случае термоциклического нагружения наблюдается термическая усталость второго рода [51, 52].
В работах [25, 26] приведены экспериментальные данные, подтверждающие появление многочисленных признаков разрушения в виде микротрещин, разрушения границ зерен, при термо- и бароциклических воздействиях.
Необходимо также отметить работы, направленные на исследование влияния предварительных термо и баромеханических воздействий на прочностные характеристики рассматриваемых материалов [25, 51, 52]. Названные исследования имеют большую практическую ценность, так как позволяют дать оценку остаточному ресурсу службы элементам конструкций, испытывающим нестационарные термо- и баромеханические нагружения. В качестве примера приведем результаты экспериментальных исследований, полученные в [51]. На рис. 1.18 из [51] показаны данные по изменению механических свойств кадмия и цинка в зависимости от числа предварительных температурных циклов воздействия (в ненагруженном состоянии) в интервале изменения температур 20 -200 °С. Выявлена существенная зависимость прочностных свойств и характеристик (временного сопротивления ав и предела текучести ат) пластичности (относительной максимальной деформации 5) от количества предварительных температурных воздействий на образец в свободном состоянии.
На рис. 1.19 изображены кривые изменения плотности цинка при циклических колебаниях температуры и различных значениях интервалов АТ [52]. Исходная температура во всех опытах была одинаковой и равной 20 °С. Приведенные результаты демонстрируют изменение относительной плотности цинка в зависимости от числа циклов М, характеризуя изменение повреждаемости материала в зависимости от количества циклов и глубины температурного скачка.
Учитывая многоуровневый характер формирования структурных концентраторов, необходимо отметить важную роль при тепло- и баросменах текстурных напряжений [25, 54], возникающих на мезомасштабном уровне. Значительное влияние на формирование механических свойств оказывают ориентированные структурные напряжения, локализованные на мезо- и макроуровнях. Результаты масштабных экспериментальных исследований названных напряжений содержатся в работах [21, 22, 55-57].