Том 21 (2018)


Экстремальные флуктуации деформаций в поликристаллических материалах

В.Е. Шавшуков

1Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, 614990, Россия

 

УДК 539.414.4

 

Стохастическая структура поликристаллических материалов является причиной высокой степени неоднородности кинематических и силовых полей в зернах материалов и появления больших флуктуаций этих полей. Неоднородность и флуктуации несущественны в одних случаях, но приобретают решающее значение в исследовании различных критических явлений, возникновение которых сильно зависит от типа микроструктуры материала. Флуктуации обусловлены в основном упругим взаимодействием зерен, которое имеет дальнодействующий характер. Поэтому необходим учет взаимодействий  большого числа зерен, что трудно осуществимо традиционными методами (прямого компьютерного моделирования и другими). В настоящей статье флуктуации неоднородных мезодеформаций в зернах поликристаллических материалов оценены с помощью теоретико-полевого подхода к решению краевой задачи деформирования микронеоднородных материалов. Особое внимание уделено определению экстремальных величин флуктуаций, имеющих важное значение для некоторых критических явлений, таких как зарождение трещин при сверхвысокоцикловой усталости, когда амплитуда макронапряжений и средние напряжения в зернах намного меньше величин, входящих в любые макроскопические критерии повреждений или усталости. Максимальные мезодеформации в зернах могут превосходить макродеформации в несколько раз. Экстремальные флуктуации в каком-либо зерне генерируются в кластерах зерен специфических конфигураций. Примененный подход позволяет прогнозировать паттерны таких кластеров. Экстремальные значения флуктуаций во внутренних зернах поликристаллического тела значительно выше, чем в зернах на поверхности, что обусловливает различие в поведении поверхностных слоев и глубинных объемов материала. Количественные данные приведены для случая одноосного растяжения поликристаллического цинка.

Ключевые слова: поликристаллы, неоднородные стохастические поля мезодеформаций, флуктуации деформаций.

 

DOI 10.24411/1683-805X-2018-15007

 

 

 


стр. 67 – 75

Образец цитирования:
В.Е. Шавшуков  Экстремальные флуктуации деформаций в поликристаллических материалах // Физ. мезомех. - 2018. - Т. 21. - № 5. - С. 67-75


вернуться