Грант РНФ № 18-19-00273
Основной результат по проекту РНФ № 18-19-00273
Разработка иерархических моделей деформации и разрушения металлокерамических композитных покрытий с учетом эволюции остаточных напряжений
Руководитель проекта, в.н.с. ИФПМ СО РАН д.ф.-м.н. Балохонов Руслан Ревович
rusy@ispms.tsc.ru
На основе подхода вычислительной мезомеханики материалов разработана структурно-механическая многоуровневая модель деформирования и разрушения металлокерамических композиционных материалов и покрытий, включая методики генерации трехмерных структур металлических матриц с упрочняющими частицами и определяющие уравнения феноменологической и физической теории пластичности. Изучено влияние свойств металлов и керамик, геометрии упрочняющих частиц, а также адгезии по границе раздела на прочность и характер разрушения композитов. Показано, что в пластичных металлических матрицах с низким пределом текучести растрескивание керамических включений подавляется, а разрушение происходит преимущественно по границе раздела с матрицей (Рисунок 1). Установлено, что композиты со средней адгезией между матрицей и частицами могут обладать высокой прочностью. Выявлены закономерности формирования остаточных напряжений при охлаждении в процессе изготовления композитов с разным размером и объемной долей частиц. Показано, что при всестороннем сжатии материала с композитным покрытием с высокой объемной долей керамических частиц возникают остаточные объемные растягивающие нагрузки, как в матрице, так и в частицах (Рисунок 2).
Рисунок 1 - Растрескивание (а) и разрушение по границе раздела (б) в керамической упрочняющей частице при сжатии композитов с разным пределом текучести матрицы. Показана единичная частица и ее плоские X-Y сечения.
Рисунок 2 - Остаточные напряжения (давление) в TiC частицах и Al матрице при охлаждении наплавленного композитного покрытия с различной объемной долей частиц
Theoretical and Applied Fracture Mechanics 101 (2019) 342-355
Engineering with Computers (2019) https://doi.org/10.1007/s00366-019-00820-2