События 18 Апреля 2005 года
Данная новость была прочитана 4061 раз

XV Петербургские чтения по проблемам прочности, посвящённые 100-летию со дня рождения академика С.Н. Журкова

Академик С.Н. Журков (1905-1997) Журков Серафим Николаевич (29.05.1905 - 13.09.1997) [р. 03(16).05.1905, деревня Трубиткино Лебедянского уезда Тамбовской губернии], советский физик, академик АН СССР (1968; член-корреспондент 1958).  Окончил Воронежский университет (1929). С 1930 работал в Ленинградском физико-техническом институте, с 1947 профессор Ленинградского университета. Основные исследования по механическим свойствам твёрдых тел и полимеров. Работы С.Н. Журкова посвящены выяснению природы прочности хрупких материалов и полимеров, изучению общих закономерностей механического разрушения в зависимости от температуры и длительности действия механического напряжения. С.Н. Журков провёл исследования молекулярного механизма перехода в твёрдое состояние (стеклования) полимеров и аморфных веществ развил теорию пластификации полимеров.

 

“ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРОВ И ВЕЛИЧИНЫ ПРЕДЕЛА ТЕКУЧЕСТИ МАТРИЦЫ И АРМИРУЮЩЕГО СЛОЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДЕЛЬНЫХ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИТОВ ТИПА LiF-LiF: Mg2+

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет,

Лаборатория "Вычислительная механика" (CompMechLab)

Боровков А.И., Клявин О.И., Пальмов В.А., Шевченко Д. В.

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

  Клявин О.В.,  Никифоров А.В.

 

Аннотация

Впервые в рамках совместных физико-механических исследований предложен подход к прогнозированию упруго-пластических (прочностных) свойств композитов на основе модельных слоистых монокристаллов (СМ) типа LiF-LiF: Mg2+.

На основе разработанных математических моделей упруго-пластического деформирования анизотропных СМ и пространственных конечно-элементных (КЭ) моделей исследованы поля пластических деформаций, включая явления типа "free edge effect" и явления локализации пластических деформаций, а также закономерности их перераспределения по мере возрастания сжимающей нагрузки, определены "эффективные" кривые сжатия СМ с различной ориентацией армирующих (примесных) слоев.

Детально изучены вопросы первоначального несовпадения "КЭ-кривых" с экспериментальными кривыми. Установлено,  что это несоответствие, в первую очередь, связано с  неучётом начальных (технологических) напряжений и появлением больших локальных внутренних напряжений в матрице в процессе пластического деформирования. Эти напряжения значительно понижают силовые характеристики деформируемых образцов.

Учёт полей самоуравновешенных технологических (остаточных) напряжений, возникающих в процессе выращивания СМ на основе модифицированного метода А.В. Степанова, и дополнительное введение в модель распределённых случайным образом жестких включений на плоскостях раздела слоев, как источников локальных пластических сдвигов, позволил получить достаточно хорошее согласие экспериментальных и КЭ кривых сжатия СМ.

Исследовано влияние предела текучести, ширины и ориентации армирующих слоев на "эффективный" предел текучести СМ. Экспериментальные и КЭ-кривые зависят от ориентации армирующих слоев  и  характера силового преодоления в них примесных комплексов пластическими сдвигами, возникающими в матрице.

На основе полученных результатов для повышения прочностных характеристик СМ предлагается управлять составом примесных слоёв (т.е. их физико-механическими свойствами) и дефектной структурой матрицы с целью уменьшения локальных внутренних напряжений, возникающих в процессе её пластического деформирования. 

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 04-01-00887 - "Прогнозирование прочностных свойств композиционных материалов на основе изучения физико-механического поведения модельных слоистых кристаллов").

Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу для СМ типа I. ANSYS.

Распределение интенсивности пластических деформаций для СМ типа III. ANSYS.

Рис. 1. Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу

для СМ типа I

Рис. 2. Распределение интенсивности пластических деформаций

для СМ типа III

 

Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу для модели  СМ типа I с жесткими включениями. ANSYS.

Рис. 3.  Распределение эквивалентных напряжений по Мизесу для СМ типа I с жёсткими включениями 2x2x2 мкм, распределённых случайным образом на плоскостях раздела слоёв