Введение к работе
Лістуальность проблемы. Явление скачкообразного развития
сдвигов, при коюром граница области, охваченной сдвигом, или часіь этой і раницы совершает быстрое перемещение, встречается в технике іак и в пииролс Скачками движутся дислокации Скачк" могут совершать группы дислокаций, например, плоские скопления краевых
риваются как следствие прорыва фронта сдвига через препятствие и быстрое движение до нового препятствия (обзоры по динамике дислокаций Инденбома В Л , Алыпица В И., Орлова А Н , монография Судзуки Т , Ёсинага X , Такеути С) Сдвиговые скачки могут создавать мартенситные превращения и двойникование (Курдюмов Г В, Классен-Неклюдова М.В)
Движение фронта трещин, в том числе и трещин сдвига, так же может развиваться скачками (Гриффите А.А., Ирвин Г Р, Косевич А М, Финкель В М , Владимиров В.И). При скольжении тел трения известен режим неравномерного движения (stik-sleep), в котором быстрые движения можно считать скачками
В дальнейшем для краткости изложения перечисленные движения будем называть пластическими скачками или просто скачками
Скачки являются источниками акустической и электромагнитной эмиссии Эмиссия используется для исследования пластической деформации, мартенситных превращений, двойникования и целого ряда других процессов в физике твердых тел, а так же для диагностики работоспособности деталей в технике (Фрост Г Дж , Эшби М Ф, Головин Ю И , Скворцов В В ) Скачкообразные сдвиговые процессы развиваются в земной коре и приводят к землетрясениям.
Приведенные примеры показывают, что скачки определяют развитие многих процессов пластическую деформацию, разрушение, трение, причем в широком спектре условий. Поэтому корректное описание и изучение пластических скачков представляет интерес как для теории этих процессов, так и для техники.
Упругое поле пластических сдвигов находят путем решения упругой задачи для однородной упругой плоскости с линейным разрезом (Мусхелишвили Н И ) Смещение по разрезу представляет пластический сдвиг В общем случае, это решение дает на концах участка сдвига полюса Физически полюса представляют узкие стопора с бесконечно высоким сопротивлением сдвигу. Положения полюсов-стопоров устанавливают до решения упругих задач, включая их в граничные условия упругой задачи Затем полагается, чго за счет роста внешнего напряжения и (или) термической активации полюс-стопор, преодолевается, и фронт сдвига скачком перемешается до нового полюса-стопора И хотя положения стопоров устанавливаются в cooi-ветствии с имеющимися физическими соображениями, в значительной степени этот выбор произволен. Таким образом, места остановок
1 КА
20Q6 Р
фронта сдвига, а, следовательно, и величины скачков задаются искусственно
Цель исследования состояла в разработке теоретических моделей скачков пластических сдвигов, которые бы дазали более коррект-нис описание процесса
Такое описание скачков может быть построено, если за его основу взять идею. Bb'C'asaHHVTo Христиановичем С А и развитую в основном для трешин отрыва Баренблаттом Г И., Панасюком В В о і ом, что решение упругой задачи для плоскости с разрезом может быть получено и без стопоров на концах разреза
Для достижений указанной цели были поставлены задачи:
- модифицировать метод решения упругих задач о сдвиге плоско
сти с разрезом при условии отсутствия стопоров на краях участ
ка сдвига,
используя этот метод построить физические модели скачкообразного развития сдвигов,
- разработаїь способ описания скачкообразных движений фрон
тов сдвигов и с его помощью исследовать процесс скачка,
- рассчитать характеристики скачков сдвигов для условий близких к реальным На защиту выносятся положения:
-
Модификация метода решения плоской упругой задачи о деформации плоскости с разрезом для случая сдвига, если на краях участка сдвига нет стопоров Физическая трактовка результатов этого решения, включающая выбор физически реальных решений и интерпретацию этих решений
-
Две модели развития скачков, первую, за счет усиления общего нагружения тела, и вторую, за счет локального роста сдииіаю-шего воздействия на одном из краев участка сдвига и его дистанционного действия, вызывающего скачок на другом краю участка сдвига, на котором нет стопора
-
Метод аналитического расчета динамических характеристик скачкового движения фронта сдвига, основанный на представлении о переносе массы пластическими сдвигами и учитывающий инерциальные эффекты. Результаты расчетов движения фронта области сдвига, включающие выводы о критической силе начала скачка и ее величине; о двух режимах преодоления препятствий сдвигу в режиме скачка - перерезанием и «обходом», данные об энергетическом балансе скачков, о возможности продолжения скачкового движения за положением равновесия
-
Численные значения параметров скачкообразных движений в условиях пластической деформации поликристаллических образцов и тектонических сдвигов, содержащие энергетические,
кинематические и динамические параметры скачкообразных
движений
Научная новизна. Модифицированный метол решения задачи теории упругости для плоскости с линейным разрезам беї полюсов в комцевьт* точках разреза, метод аналитическою расчета динамики скачкообразного движения фронта сдвига и модели скачкообразьых сдвигов предложены впервые. Выводы и защищаемые положения диссертации, связанные со скачкообразными движениями сдвигов, имеют приоритетный характер
Научный и практический выход работы. Результаты, полученные в диссеріационном исследовании, представляют вклад в теорию процессов, связанных со сдвиговыми движениями в твердых телах, и. в первую очередь, в теорию пластической деформации, и в теорию разрушения
Вклад автора. Формулирование задач исследования, разработка методов, приемов, построение моделей, составление программ и проведение расчетов Анализ и трактовка результатов
Апробация работы. Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях'
VI Между народная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы материаловедения», Новокузнецк, СибГИУ, 1999, V Всероссийская научная конференция «Краевые задачи и математическое моделирование», Новокузнецк, НФИ КемГУ, 2002, VI Всероссийская научная конференция «Краевые задачи и математическое моделирование», Новокузнецк, НФИ КемГУ, 2003; семинар отдела механики деформируемого твердого тела ИГиЛ СО РАН, Новосибирск, 2004. школа-семинар «Геомеханика и геофизика-2004», институт Геофизики СО РАН, Новосибирска, 2004; семинар отдела физики прочности ИФПМ СО РАН, Томск, 2004, семинар кафедры физики ТГАСУ, Томск, 2004, Международная конференция «Физическая ме-зомеханика, компьютерное конструирование и разрабоїка новых материалов - 2004», Томск, ИФПМ СО РАН, 2004.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 107 наименований Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 38 рисунков
