Моделирование упругопластического перехода и разрушения материалов при ударно-волновом нагружении

• Автор: Савельева, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Математические модели механического поведения материалов при ударно-волновом нагружении

1.1 Введение

1.2 Механическое поведение материалов при интенсивных нагрузках и закономерности формирования упругопластических фронтов

1.3 Модели поведения материалов при динамических и ударно-волновых нагружениях

1.4 Выводы
Глава 2. Экспериментальное исследование поведения ванадия при ударноволновом нагружении

2.1 Введение

2.2 Структурные особенности ванадия и постановка эксперимента по ударно-волновому нагружению
2.3 Система регистрации (доплеровская интерферометрия) и
закономерности формирования упругопластических волновых фронтов в ванадии
2.4 Исследование микроструктуры «сохраненных» образцов ванадия
2.6 Выводы
Глава 3. Широкодиапазонные определяющие соотношения и моделирование поведения материалов при ударно-волновом нагружении
3.1 Введение
3.2 Структурно-статистическая модель упругопластического поведения и разрушения твердого тела с мезодефектами
3.3 Общая математическая постановка задачи ударно-волнового нагружения
3.4 Математическая постановка задачи о плосковолновом ударном нагружении мишеней

3.5 Идентификация параметров модели
3.6 Выбор численного метода, алгоритм расчета, исследование сходимости и устойчивости решения
3.7 Выводы
Глава 4. Верификация широкодиапазонных определяющих уравнений
4.1 Введение
4.2 Верификация модели поведения ванадия при ударно-волновом нагружении
4.2.1 Моделирование откольного разрушения ванадия
4.2.2 Моделирование релаксации упругого предвестника
4.3 Верификация модели поведения карбида кремния при ударно-волновом нагружении
4.4 Выводы
Заключение
Список цитируемой литературы

Введение
Актуальность темы. Анализ ударно-волновых явлений в твердых телах позволяет установить особенности протекания деформационных процессов при высоких скоростях воздействия. В настоящее время еще не существует единой теории, объясняющей ключевые эффекты, определяющие упругопластические свойства и динамическую прочность материалов при интенсивных нагрузках. Особенности поведения металлов и керамик в условиях динамического и ударно-волнового нагружения, обусловленные развитием дефектов, являются предметом активных исследований, которые включают экспериментальное изучение поведения материалов и разработку методов широкодиапазонного моделирования. Значительное место при разработке математических моделей занимает выбор эффективных численных методов и алгоритмов и их реализация для проведения вычислительного эксперимента. Вопросы идентификации параметров и адекватности разработанной модели вносят существенные трудности при исследовании физических явлений. Важную роль при описании реакции материалов на интенсивное воздействие играет внутренняя структура, ее учет при разработке модели позволяет детально описать ключевые эффекты, проявляющиеся при высоких скоростях воздействия.
Актуальность исследований в данной области обусловлена необходимостью разработки математических моделей, способных описать связь упругопластического поведения и разрушения материалов с кинетикой накопления дефектов, обоснования подходов и методов идентификации параметров моделей при динамических и ударно-волновых нагружениях.

1.4 Выводы
В данной главе рассмотрены особенности поведения материалов при ударно-волновом нагружении. Описаны ключевые эффекты, связанные с формированием и распространением упругопластического фронта.
Приведен обзор моделей поведения материалов при высокоскоростном воздействии, отражающих основные современные направления в области феноменологического и структурно-феноменологического моделирования. Сопоставление феноменологического и структурно-феноменологического подходов показало необходимость разработки структурнофеноменологических моделей, учитывающих связь нелинейной
многомасштабной кинетики развития дефектов дислокационного типа с механизмами структурной релаксации, пластического течения и
стадийностью разрушения. Ведущая роль активационных механизмов в
структурно-феноменологических широкодиапазонных моделях
пластического деформирования материалов отражает необходимость описания термодинамики метастабильных состояний, лежащих в основе релаксационных механизмов пластического течения. Необходимость разработки статистической термодинамики коллективного поведения дислокационных ансамблей, мезодефектов как основы феноменологических моделей локализации пластического течения пластического деформирования в широком диапазоне интенсивностей нагружения обсуждается в [51]. Этому направлению при формулировке широкодиапазонных моделей пластического деформирования и разрушения материалов, методам их экспериментальной верификации посвящены оригинальные разделы работы.