Особенности генерации повреждений при разрушении хрупких гетерогенных материалов и формирование блочных структур на мезоуровне : Исследование методом подвижных клеточных автоматов

• Автор: Моисеенко, Дмитрий Давидович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
Введение
I. Методы теоретического изучения и моделирования
особенностей разрушения гетерогенных материалов
1) Методология физической мезомеханики материалов и проблема численного исследования особенностей разрушения гетерогенных материалов
2) Подходы на основе механики сплошной среды к описанию деформируемого материала
3) Моделирование на основе классического метода клеточных автоматов
4) Метод подвижных клеточных автоматов
II. Изучение особенностей разрушения хрупких покрытий
при механическом нагружении
1) Исследование характера распространения возмущений на границе раздела при формировании трещины в покрытии
2) Формирование блочных структур на границе раздела хрупкого покрытия с подложкой при одноосном растяжении
3) Распространение волны сдвига по границе раздела хрупкое покрытие-подложка
4) Изучение влияния механических и геометрических параметров зоны контакта покрытие-подложка на характер квазипериодического растрескивания покрытия
III. Моделирование и анализ особенностей разрушения сложных, многосвязных структур
1) Построение алгоритма генерации сложных структур на основе подхода клеточных автоматов
2) Формирование блоков и отклик гетерогенного материала при механическом нагружении
3) Моделирование отклика сложных многосвязных структур и зависимость их прочности от пористости
IV. Моделирование процесса генерации и накопления повреждений при разрушении пористых материалов
1) Генерация повреждений различных масштабов и их влияние на развитие разрушения
2) Изучение влияния поверхностных свойств пористых структур на их отклик и прочность
3) Изучение влияния блокировки концентраторов напряжений различных масштабов на характер разрушения
Основные результаты и выводы Литература

Введение
Проблема прочности и надежности изделий с керамическими покрытиями является весьма общей и касается самых разнообразных приложений физики деформируемого твердого тела. В процессе работы, деталь с упрочненным поверхностным слоем, даже в условиях довольно простого (например, -одноосного и квазистатического) нагружения, претерпевает деформирование весьма сложного характера, в результате которого упругие напряжения внутри детали распределяются далеко не тривиальным образом. Так, например, вследствие различия упругих модулей покрытия и подложки на поверхности покрытого изделия в процессе приложения одноосной нагрузки образуется характерный гофр, который в дальнейшем влечет за собой растрескивание и отслаивание покрытия. Эти эффекты были экспериментально обнаружены и исследованы в работах [1-7].
Очевидно, что такой комплексный механизм разрушения покрытия влечет за собой определенные трудности при экспериментальном изучении разрушения и прогнозировании ресурса работы подобных изделий. В определенной степени решение данной проблемы облегчается применением оптико-телевизионных комплексов, позволяющих с большим разрешением изучать эволюцию полей смещений образца непосредственно в процессе его нагружения - начиная от первых стадий квазиоднородного деформирования и кончая формированием макроконцентратора напряжений и полным разрушением образца [8-11]. При этом всегда существует возможность полностью восстановить эволюцию поля смещений каждого участка.

материала с покрытием. Граничные условия и форма профиля переходного слоя между подложкой и покрытием при этом менялись.
Общий вид образца и схема нагружения изображены на рис. 2.1. Подложка с покрытием из гЮг-керамики располагалась покрытием вниз на двух равноотстоящих от центра пластины опорах. Центральная часть пластины испытывала давление со стороны небольшого поршня, расположенного сверху. Нагружение имитировалось движением поршня с постоянной скоростью 10 см/с. Размеры образца с покрытием составляли 3x0.53 см. Боковые границы образца оставались свободными.
Расчеты показали, что в результате такого нагружения произошло разрушение керамического слоя в виде одиночной трещины, расположенной точно под поршнем (рис.2.2). В момент формирования трещины произошло образование упругих волн, распространяющихся от центра образца к его краям (рис. 2.2). Эти волны, формируя дополнительные концентраторы напряжений на границе металл-керамика, в свою очередь, приводят к более интенсивной деформации в области контакта и понижению прочности структуры.
Таким образом, видно, что различие в модулях покрытия и подложки навязывает особый характер деформирования покрытия. Также следует отметить, что существенную роль в вышеописанных процессах играет граница раздела, которая в данном случае и определяет специфику деформации и разрушения. *