Введение к работе
Актуальность щюблемьг. Создание нових и интенсификация суаестауэднх технологий, повышение эксплуатационных характеристик конструкций и механизмов, применение ковьк материалов требует более глубокого исследования и описания поведения "атсриалоа в раз.<їк«2кх условиях нагрухения. Перспективным подходок решения этик проблем стало использование результатов физически исследований пластичности и прочности при моделирования деформирования и раяруцекия тгердьзс тел.
Многочнсленяьиш экспериментами установлено, что одними из оснсшак структурны дефэктоа является мйкротрешяы, мпегэствэнныа характер образования и развития которых оказывает судестгенноэ зяяялие га деформационное поведение и определяет процесс разрушения твердого телз.
Ке одно десятилетие стоит один кз зажненашх как з теоретическом, так и в практическом отношении вопрос о той, когда и каким образен заканчивается неогасяая стадия докритяческого накопления мзкротреехя я начинается катастрофическая стадия их лавинообразного развитая. Сложность описания этого процесса обусловлена необходимостью їїселедовать устойчивость систоїш не с одной, а с огромным чяслен азаимодействуззздх тренин. Однако, и в настоядее время эта проблема, включая коллективные эффекты в системах мякротредиз а зарегдезие макретрезин, далека от своего ревенкя.
Вопрос о зэ&имодействии пластическоа С в том числе а сгерхляас-тическоя) деформации н накопления микропоЕрехде?«я и связанная с нш запрос об устойчивости деформирования тахге требувт своего отрагэния при создании моделей деформирования и разрушения твердых тел.
Больаое значение как в научном плане, так и для практики miser проблема залечивания кикроповреззений, успеизое ревевиэ котсреЗ позволит увеличивать ресурс использования еттеряалоз в конструкций.
Необходимость проведения дальнеииих исследований указанных проблем обусловила актуальность постановки главней задачи денной работа.
Цель работа. Разработать аакроскопичесхув модель, основанную яа. результатах статкотако-териодкнаизчесхога описания среды с снетеыей михротрекин; численно исследовать закокошриоста дефоригрегаигя, развития кикроповреаденкй и разрушения, а такта азаажэдейстаяя этих процессов; экспериментально подтвердить полученян» результаты.
Для достяжеотя этой целя потребовалось; I Провести анализ и обобаить экспериментальны? в теорвтачэсх^в ргэультата физических исследовгпш прсцесеса пластичесяой дефервадав н разрушения. Рассмотреть подходи к описанию дефектов структури а ее иэмвневяя при ватружгяия твердых тел. 2. Обосновать необходимость а рассмотреть статаствЕО-
-2--тзрмадаиааачесхсе списание системы "твердое тело с шогествоа вз?ліїіг,ейстгухщих юисротрецин".
3. Построить иакроскопические определяющие уравнения твердих тел с
микротргиинамц, ошгааваюцие взаимодействие пластической деформации и
процесса разрушения.
4. используя полученные уравнения исследовать различные режиш
депортирования материалов с трещинами. !Ь ~чить кинетические закономер
ности накопления мвкроповрегдеаиС при ползучести, их локализацию,
переаод к шкрораэруюню, а такге эффекты залечивания микротреаиш.
5. Исследовать ваз^Е млягше пластической деформации и ансамбля
кзхротрездя. Е."яагл:ь условия необходимые для реализации
сгерхлластачкостй материалов с учетом микропористости.
Б. Экспериментально изучить связь пластической деформации и накопления ізжропоБрегдбниа - разуплотнения материала.
Положения, представляете к заачте и научная новиана. Построена структурно-ено«кэлогическая модель твердю? тел, позволлгщак описывать деформационное поведение, накопление микроповревдекка, гз&ямовлиянио этих процессов и переход к какрораэрушеии».
Численным исследованием показано, что ухе при одноосной ползучести накопление юкротреоин неравномерно по объему, и в силу самоорганизации нелинейной системы локализуясь сбраэуэт очаги какрораэруаеаия в ейдє етосппативнкз структур, развавгсаивмя в рехш» взрьшной нгустойчЕ20стк. Описанызакономерности кинетики ыикрсразрушвнвя 'для различных участков криво?» долговечности. При високих напряжениях современность накапливается в основной в приповерхностных слоях, при кюхйх - в центре образца, что соответствует эксперименту. Обьяснено асимптотическое поведение долговечности при малых напряаениях. Установлена автомодэльность развития ансамбля микротрэпшн, что позволило получить в явном виде закон движения фронта очага иакроразрушения. Количественно описана ползучесть и кинетика накопления кйкроразруїгений в алюминии, а также их залечивание к возрастание долговечности при растяаэнни под гидростатическим давлением.
Ойредэляхэде уравнения получены в орме, применяемой в теории обработки кеталлоз давлением для оценки раоурса пластичности, с тем этдичиш, что задается выражение для части свободной энергии, обусловленной кикрсповрекдениями. Это дает возможность находить условия устойчивого пластического, сверхпластического деформирования в зависимости от накопления никронвсшюэностея и описывать их залечивание, т.е. увеличение ресурса пластичности.
В результатеэкспериментального исследования относительного изменения объема при растяжении пластичной стал» установлена нелинейность его увеличения с скачкообразным ростом в области плсаадки текучести.
Достовервость результатов обуславливается использованием обоснованных методов феноменологического описания статистических закономерностей поведения твердых тел, математического моделирования и численного исследования полученных уравнений; качественным и количественным соответствием , результатов работы известным экспериментальным данным и теоретическим выводам; оценкой погрешностей проведенного экспериментального исследования.
Практическая значимость. Использование разработанной модели твердых тел с- микродефектами позволяет численный моделированием предсказывать ограничивающую ресурс - пластичности локализацию микроразрушения, прочность и долговечность, зависимость их от микроструктуры материала и их возрастание при залечивании микротрещин. Применение результатов диссертации может оказаться полезным для научных и прикладных исследований проблем пластичности и прочности, обработки металлов давлением, в том числе в сверхпластическом состоянии, с учетом реальных структурных дефектов.
Вклад автора состоял в участии в постановке задач, в выборе теоретических и экспериментальных методов, их реализации, в проведении исследований, в обсуждении полученных результатов, в формулировке выводов.
Публикации, Основное содержание диссертации опубликовано в 15 печатных работах.
Структурі я обьем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 219 наименований. Ее обьем -155 страниц, включая 22 рисунка и 2 таблицы.
Апробация работы. Основные положения и результаты доложены и обсуждены ка YIII Всесоюзной конференции по усталости металлов СМосква, 1982 г.), YIII Всесосзкой конференции по прочности и пластичности (Пермь, 1983 г. ),Y и YI Зимних школах по механике сплошных сред СПермь,1933,1985 ггЗ, II Всесоюзной конференции "Ползучесть в конструкциях" (Новосибирск,1984 г. 3, II Всесоюзной конференции по нелинейной теории упругости (Фрунзе, I9S5 г. 3, YIII Всесоюзной школе по моделям механики сплошных сред СОмск- Ханты-Мансийск,IS85 г.3, Всесоюзном симпозиуме "Вопросы теории пластичности и современные технологии" (Москва,1985 г.З, Всесоюзном семинаре "Роль дефектов в фи?.ико-механичеоких свойствах твердых тел" С Барнаул, IS85 г. 3, Всесоюзной конференций "Сверхупругость, эффект памяти формы и их приложение в новой технике" (Томск,1985г.3, II Всесоюзном симпозиуме "Устойчивость в МДТТ" СКалинин, I98S г.З, XI и XII Всесоюзных конференциях по физике прочности и пластичности металлов и сплавов (Куйбышев, 1936,1989 г.г.3, Всесоюзной школе-семинаре "Математическое моделирование в науке и техкике" (Пермь, 1986 г.З, Всесоюзной школе "Диффузия и дефекты" (Пермь-Куйбшпев,1989 г.З, Международной
конференции по нелинейный явленням в физике и механике твердых тел С Пермь-Москва, 1990 г.), .Международной конференции по диффузии н дефектам в твердых телах (Москва-Пермь,I991 г.), I Европейской конференции по механике твердых тел (кснхек, ФРГ.І99І г. 3.