УДК 539.3, 539.422.22

DOI 10.24411/1683-805X-2019-11007

 

Проведено численное исследование механического поведения алюминиевого образца с композитным TiC-Al6061 покрытием. Выявлены закономерности локализации деформации и разрушения на разных масштабах. Исследовано влияние вида нагружения, расстояния между включениями карбида титана и толщины композитного металлокерамического покрытия. Разработана численная методика построения трехмерных структур материалов с включениями сложной формы на основе экспериментальных данных. С помощью разработанной методики созданы трехмерные структуры материала с композитным покрытием на различных масштабных уровнях. Численно исследованы особенности локализации деформации в области границ раздела при всестороннем сжатии, вызванном охлаждением композиции «металлическая матрица - керамическое включение» из расплава до комнатной температуры, и при одноосном сжатии. Изучены закономерности формирования областей объемного растяжения при механическом и термическом сжатии.

Ключевые слова: вычислительная мезомеханика, металлокерамические композиты, материалы с покрытиями, остаточные растягивающие напряжения, пластическая деформация, разрушение

 

Formation of bulk tensile regions in metal matrix composites and coatings under uniaxial and multiaxial compression

The mechanical behavior of an aluminum specimen with a TiC-Al6061 composite coating has been numerically investigated. The strain localization and fracture patterns were determined for different scale levels. The influence of the loading type, distance between titanium carbide inclusions, and metal matrix coating thickness was studied. Based on the experimental data, a numerical method was proposed for constructing three-dimensional structures of materials with complex-shaped inclusions. The method was applied to create three-dimensional structures of the material with a composite coating on different scale levels. Interfacial strain localization patterns were studied in the conditions of multiaxial compression caused by cooling of the metal matrix/ceramic inclusion composition from the melt to room temperature, and by uniaxial compression. The formation mechanisms of bulk tensile regions under mechanical and thermal compression were studied.

Keywords: computational mesomechanics, metal matrix composites, coated materials, residual tensile stresses, plastic deformation, fracture

 

Р.Р. Балохонов, В.А. Романова, Е.А. Шваб, Е.С. Емельянова, О.С. Зиновьева, А.В. Зиновьев, М.В. Сергеев  Закономерности формирования областей объемного растяжения при одноосном и всестороннем сжатии металлокерамических композитов и покрытий // Физ. мезомех. - 2019. - Т. 22. - № 1. - С. 69-80