Том 11 (2008)


Мезомеханика, понятие сегментации и мультискейлинговый подход: нано-микро-макро

Си Дж.1

1Восточно-Китайский университет науки и техники, Шанхай, 200237, Китай
2Лихайский университет, Бетлехем, PA 18015, США

Для описания деградации материала при определенных характеристиках конструкции с учетом роста усталостных трещин предложены две характеристические функции m(t) и n(t). В работе использована концепция мезомеханики в сочетании с принципом многомасштабности (мультискейлинговый подход). Линейность и суперпозиция сохраняются выбором соответствующего диапазона сегментации масштабов. Для того чтобы получить выражения для m(t) и n(t), используя только начальные значения m(0) и n(0) при t = 0 до начала разрушения, применяется двухмасштабная модель для микро- и макрорастрескивания в условиях усталостного нагружения. Рост усталостной трещины смоделирован для панелей из алюминия 2024-T3 и 7075-T6, уже имеющих трещины длиной 2.0 и 0.3 мм и усталостную наработку 20 лет. В основной схеме используются три параметра для двух масштабов m*(t), s*(t) и d *(t). Схема позволяет проследить их взаимосвязанное поведение на двух масштабах, скажем, микро и макро. Соотношения между измеренными (макро) и гипотетическими (микро) параметрами по меньшей мере до разрушения вполне оправданы и могут быть использованы при прогнозировании состояния материала в качестве начальных условий. Совпадение результатов расчетов и доступных данных о росте макроскопических трещин для сплавов алюминия 2024-T3 и 7075-T6 служит подтверждением тому, что методика не требует детального знания сложной микроструктуры. В принципе, данная схема позволяет описать довольно сложное поведение композитов с углеродными нанотрубками, используя полученные в экспериментах данные о макроскопическом поведении. Предполагается, что поведение на нано- и микромасштабе можно описать на основе анализа. Для этой цели необходимо разработать двухмасштабную модель растрескивания материала на нано- и микроуровне в условиях усталости. Ключевые слова: мезомеханика, мультискейлинг, микро/макро, нано/микро, масштабный переход, сегментация масштаба, унимодуль, относительное удлинение, усталость, рост трещины, деградация микроструктуры, временнбя зависимость, размерный и временнуй эффект, повреждаемость, растрескивание


стр. 5 – 18

Образец цитирования:
Си Дж.  Мезомеханика, понятие сегментации и мультискейлинговый подход: нано-микро-макро // Физ. мезомех. - 2008. - Т. 11. - № 3. - С. 5-18
G.C. Sih Birth of mesomechanics arising from segmentation and multiscaling: nano-micro-macro, Fiz. mezomekh, 11, No. 3 (2008) 5.


вернуться