Аналіз структурної чутливість границі текучості та граничних механічних характеристик високопористих матеріалів в залежності від параметрів структури твердої фази та морфології порового простору. Особливості механізмів деформації сендвічевих композитів.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИРобота виконана в Інституті проблем матеріалознавства ім. Науковий керівник: Подрезов Юрій Миколайович, доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник відділу фізики міцності і пластичності матеріалів Інституту проблем матеріалознавства ім. Офіційні опоненти: Новіков Микола Миколайович, доктор фізико-математичних наук, професор кафедри фізики металів Київського національного Університету ім. Григорьєв Олег Миколайович, доктор фізико-математичних наук, завідувач відділом конструкційної кераміки і керметів Інституту проблем матеріалознавства ім. Захист відбудеться "4" червня 2003 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої ради Д.26.207.01 в Інституті проблем матеріалознавства ім.Численні приклади успішного використання високопористих матеріалів у найбільш відповідальних конструкціях космічної, авіаційної й автомобільної техніки послужили поштовхом до бурхливого розвитку робіт у цьому напрямку. Аналіз літератури показує, що в останні роки спостерігається зміщення пріоритетів від складних технологій створення високопористих конструкцій правильної геометричної форми (наприклад, стільникової структури) до більш простих технологій одержання високопористих матеріалів. високопористий руйнування деформація тверда Такий підхід добре описує регулярні структури (типу стільникових), але не дає задовільних результатів для високопористих матеріалів зі складною стохастичною структурою порового простору. Розробка структурно-чутливих моделей деформації високопористих матеріалів дозволяє впритул наблизитись до вирішення задачі про створення наукових принципів оптимізації структури високопористих матеріалів по параметрах, що характеризують їх структуру. Дослідження по темі дисертаційної роботи виконувались у рамках бюджетних тем: "Інженерія меж поділу як основа розширення температурного інтервалу використання матеріалів з обмеженою пластичністю" 0193U028739 (1995-1998 рр.), "Вивчення технологічних процесів керування структурою та властивостями шаруватих та градієнтних порошкових і волоконних матеріалів" 0193U017369 (1997-2000 рр.), "Структуроутворення та процеси самоорганізації при деформації та руйнуванні матеріалів із різною вихідною структурою на мікро-та мезорівнях" 0198U004880 (1998-2001 рр.), "Розробка нового покоління високопористих композитів з характеристиками макроструктури, що регулюються, та підвищеною жорсткістю і дослідження їх структури, фізико-механічних та акустичних властивостей" 0199U003803 (1999-2003 рр.), а також міжнародної теми 2М/720-2001 "Технологія, структура і механічні властивості високопористих шаруватих композитів на основі оксиду алюмінію" 0101U006622 (2001-2003 рр.).На основі проведеного аналізу літератури робиться висновок про необхідність вивчення закономірностей деформації та руйнування високопористих матеріалів з урахуванням структури матеріалу в повному обсязі (морфологія пор та кристалічна структура твердої фази), а також розробки на базі цих досліджень наукових принципів оптимізації структури конструкційних високопористих матеріалів. Ці матеріали являють собою складні матеріалознавчі обєкти, що складаються з різнорідних структурних елементів (пор та міжпорових перетинів), формуючих ажурну високопористу конструкцію. В рамках структурно-геометричної моделі нами отримана залежність, що визначає граничну пористість qc біпористого матеріалу: (1) та вираз, що визначає залежність модуля від пористості в рамках теорії перколяції: , (2) де qmikp - пористість порошкової системи, Eq - модуль пружності пористого зразка; Е 0 - модуль компактного матеріалу; q - загальна пористість матеріалу; qc - гранична пористість; b - критичний індекс, чутливий до структури пор. Природно, що в цьому випадку залежність границі текучості від пористості описується тією ж залежністю від пористості, що і для випадку модуля пружності. Згідно з формулою (7), при вязкому руйнуванні, більшу тріщиностійкість має матеріал з більшою матричністю (тобто з більшим параметром l), оскільки у вираз для тріщиностійкості входять параметри E, st и n, кожний з яких має більш високе значення для матеріалів з більшим l, що і пояснює підвищення тріщиностійкості матеріалів з великим пороутворювачем при зростанні пористості.З використанням підходів теорії перколяції запропонований вираз, що описує залежність модуля пружності від пористості з урахуванням параметрів, які характеризують морфологію порового простору. Аналіз залежності модуля пружності від пористості біпористої системи з використанням феноменологічних характеристик b і qc дозволяє кількісно оцінити вплив структурних факторів, зокрема відносних розмірів часток пороутворювача і порошку, на зазначену властивість.