Введение к работе
Актуальность тс?,ш определяется слодуювгл;ли обстоятєльства-i.ui. При расчетах конструкций п разработках технологических процессов в настоящее время используются йенокснологачосгае теории пластичности (теории течения, деформационная теория и концепция сколытешш). Эти теорші, однако, не учитывают структурних изме-иепиіі деформированных поликристаллов и часто не способам давать схожих с экспериментом результатов, особенно в случае материалов, испьтнваодих (азовне превращения в процессе пластической деформации. Для точного моделирования пластического течения широкого класса материалов необходима принципиально новая теория пластичности, способная учитывать, кроме дислокационной пластичности, вклад'в необратимую деформацию поликристалла пластичности превращения. Дислокационная пластичность, осуществляемая генерацией и движением дейоктов кристаллического строения поликристалла и а-зовне превращения приводят к Еозникновению остаточного упругого поля в деформируемом материале. В феноменологическом подходе уже давно высказывалось предположение о том, что пластическое течение твердого тела происходит в элективном внешнем упругом поле, равном разности мезду приложенными и "внутренними" напряжениями. Однако .тензор внутренних иякронапряжений, из-за отсутствия однозначных экспериментальных доказательств его существования, часто рассматривался лишь как тензор трансляции поверхности текучести. В предлагаемой работе показано, что несмотря на сложность процесса пластического течения поликристалла ему можно поставить в соответствие остаточное упругое поле, измеряемое экспериментально на двух структурных уровнях. Показан тензорный характер этого поля. Экспериментально сформулированы осношна законы формирования и эволюции остаточного упругого, поля в процессе пластического течения поликристалла.
Основные результаты получены рентгеновскими методами, характерной чертой которых является пх способность усреднять результаты измерений, полученные на многих, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии, объемах поликристалла. Это дало возможность в.дальнейшем Б.А.Лихачеву и В.Г.Малинияу с сотрудниками обоснованно применить принцип построения различных вариантов теория пластичности п прочности, в которых в результате усреднения линейных заглешостеґт, оп'генвагаих поведение материала на микроуровне, на
МакроурОШа ІШучеНІІ С0ЫВД1Щое С экспериментом НЄЛИНЄНОО ЕО-
веденле поликристалла.
Цель саботн состоит в доказательстве существования на макроуровне остаточного тензорного упругого поля, которое является усреднении.', полеи, скорг.'лроваышм на макроуровне дефектами кристаллического строения твердого тела, для этого, применяя рентгеновские, электрономлкроскопические, механические методы и путем моделирования на ЭК.1 били решены следуадие частные задачи.
I. Експериментально показано существование корреляции между ориентированными мпкронапрякеишши и их дисперсией. , 2. Показан тензорный характер ориентированных микронапряжений.
Ь. Ьоказан тензорный харктер дисперсии ориентированных шкро-напрякениії, которая предстБЕЛЯлась в пространстве деформаций среднеквадратичными ми кроне каженияш,
-
Исследована эволюция остаточного упругого поля при включении в массоперепос поворотного канала пластичности.
-
Проведена экспериментальная верификация гипотезы о зависимости пластической деформации от .3ективных напряжении, равных разности мекду остаточними и приложенными напряжениями.
-
Методами моделирования на ЭВМ рассчитаны микронапряжения, адекватные измеряемым экспериментально ориентированным микронап-ряжениям и их дисперешш.
Научная новизна.В работе показано, что ыа;?яу ориентированными шкроналрякениями и их дисперсиями, измеренными экспериментально рентгеновскими методами, наблюдается строгая корреляция. Поэтому многие исследования проводились в области дисперсий ориентированных ыикронапряжений, выраженных среднеквадратичными микро-искажениями. Это'-позволило не только следить за эволюцией остаточного упругого поля в процессе пластического течения поликрз стал-лов, но и связать величину энергии дефекта упаковки о дяслакаци-онной структурой, дать физическую интерпретацию рассчитанной величине доменов при помощи прямых электрономикроскопических наблюдений. Впервые был экспериментально показан тензорный характер ориентированных микронапрялений и их дисперсий. Дана Физическая интерпретация ориентированных микронапряжений- в материалах с разовыми превращениями. Сформулированы основные законы эволюции остаточного упругого поля в процессе пластического течения поликристаллов. Результаты експериментальних наблюдений иптерпретиро-
вались при помощи моделирования на ЭШ. Таким образом, комплексними исследованиями било показано, что шкроизпря.т.епину., сформированным на микроуровне дефектами кристаллического строения, могло на макроуровне соспоставить, усредненное на многих объемах, остаточное тензорное упругое поле. Эм наблюдения показывают перспективность применения принципа уередіієния в применении методов континуальної! механики к поликристаллам, имеющим диоктенос строение.
Каучпоо и практическое значение. Решение поставленных в диссе-ртаціш задач показало, что на макроуровне експериментально наблп- дастся остаточное тензорное упругое поло, которое является усредненным полем іяікроиапрялеїшй дефектов кристаллического строения твердого тела. Эти дефекты генерируются пластической деформацией и являются ее "носителями". Б диссертации сформулированы основные законы оЕолгацип остаточного упругого поет на макроуровне в процессе пластического течения поликристалла. Показано, что пластическая .деформация порождается полем элективных напряжений, равных разности мо-тду приложенными и "внутренними". Используя полученные нами экспериментально.законы ([ормпрованяя и эволюции остаточного упругого поля, Б. А. Лихачевым и В.Г.ыалпнинкм с сотрудниками предло.та- ' ны принципиально новые математические модели пластичности а прочности. Построены они па принципе усреднения и удобны для пользования на ЭВМ. Теории эти способны учитывать ряд физических явлений, происходящих в процессе пластического течения поликристалла. Таким образом, полученные нами результаты способствовали развитию принципиально новых и прогрессивных математических моделей пластичности и прочности. Модели зти в настоадое время пироко применяются. При моделировании материалов, обладающих эффектом памяти $ормы,ма-териатов, претерпивающих разовые превращения, при моделировании износа и т.д. Материалы диссертации используются в учебном процессе в Ленгосуниверситете и Рубежанском рлиале Днепропетровского химико-технологического института.
Достоверность основных результатов обосновывается различными методами исследований, подтверждающимися ззаимно и моделированием, на ЭШ. Результаты, полученные рентгеновскими-методами, согласуются с наблюдениями методами электронной микроскопии, В частности, установлено, что дислокационная структура соответствует, найденной рентгеновским методом экергяи дефекта упаковш, а величина доменов
-і
отвечает расстоянием мозду дислокацшша в тех объемах, где на-бждазтея их хаотическое распределение. Моделирование на ЭШ эволюции остаточних іжкронапряишиі: на двух структурних уровнях в процессе пластической деформации дополнительно доказывает дос-гоЕерность ОСІЮЕШІХ экспериментальных результатов.
Апробация работы. Матеріали диссертации бали доложены и об-сухдекн на следующих конференциях. Международная конференция по остаточным мккропглря.танкяы, Швеция (IS84), Австрия (IS86), Международна!! симпозиум "Внутренние напряжения и поверхностное упрочнение", Г^Р (IS62, ISC5), Польская конференция по механике твердого тела, ИІР (Р38І, 1963), Конференция по экспериментальным методам в механике твердого тела, ГПІР (1978, I960, IS12, IS84), Международная конференция по при..'.оняег.юй кристаллографии, ШР, (1980, 1234, 1986), і.іеїдунаро.днш" кодоквиум "Внутренние напряжения - теория п практика" ШР (1965), Симпозиум "Компьютеризация экспериментальных методов исследовании б механика конструкций", ПІР (IS77). Результаты, предсташшшше в дисорстацпи обсуждались также на слодуэдих научных семинарах. Научный семинар в Икстату-те осноепых проблей прочности в Варшаве, ПІІР, (I9G2,lSb5), Научный семинар Кафедры термообработки и оборудования, JJIIS (І9І36),Всесоюзном семинаре "Актуальные проблемы прочности", Новгород (19ь9), Научный -семинар Ілісіптута проблем прочности АН УССР (I96S), Научный семинар Института проолиы патерналоьодения АН УССР (IS6P)
Структура работы, диссертация состоит пз ег-здєния, пяти глав, приложений, заключения и списі» основної- использованной литературы. Общий объем работы составляет 251 страницу. Л'ссертацин содер-жит S2 рисунка и фотографик в основной части и 72 рисунка в приложениях. В списке основной использованной лптсретурн указано І5Іня-ішеповашієЛІо теме диссертации имеется 2 мосограср.'и, 26-почати»* работ и 3 авторских свидетельства. Рбшро kiwjpctbo публикации составляет 5S иаїтеноііаїчїй.
