Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках

Рассмотрена методика компьютерного конструирования материалов с повышенными прочностными свойствами на основе применения многокомпонентных систем с градиентным распределением концентрации компонент. Показано, что в соответствии с синергетическим представлением об ударно-деформируемом материале ка...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2003
Автор:	Кректулева, Р.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2003
Назва видання:	Проблемы прочности
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46948
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках / Р.А. Кректулева // Проблемы прочности. — 2003. — № 1. — С. 117-127. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-46948
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-469482013-07-08T09:19:54Z Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках Кректулева, Р.А. Научно-технический раздел Рассмотрена методика компьютерного конструирования материалов с повышенными прочностными свойствами на основе применения многокомпонентных систем с градиентным распределением концентрации компонент. Показано, что в соответствии с синергетическим представлением об ударно-деформируемом материале как об открытой системе с помощью градиентных материалов удается осуществить контроль за поведением нагруженного материала в неравновесном состоянии. Использование градиентных материалов при интенсивных динамических нагрузках (удар, взрыв) позволяет повысить устойчивость системы за счет снижения общего прироста энтропии, что согласуется с теоремой Пригожина-Климонтовича. Розглянуто методику комп’ютерного конструювання матеріалу, що має підвищені міцнісні властивості, на основі використання багатокомпонентних систем із градієнтним розподілом концентрації компонент. Показано, що згідно з синергетичним уявленням про ударно-деформівний матеріал як про відкриту систему за допомогою градієнтних матеріалів можна здійснити контроль за поведінкою навантаженого матеріалу, що перебуває в нерівно- важному стані. Використання градієнтних матеріалів при інтенсивному динамічному навантаженні (удар, вибух) дозволяє підвищити стійкість системи за рахунок зменшення загального приросту ентропії, що узгоджується з теоремою Пригожина-Климонтовича. We consider a method of computer-aided design of materials with high strength characteristics based on using of multicomponent systems with the gradient distribution of components concentration. It is shown that according to the synergetic definition of an impact-deformable material as an open system with the help of the gradient materials one can exercise control of the behavior of loaded material in states far from equilibrium. The use of gradient materials at intense dynamic loads (impact, explosion) allows to improve stability of the system due to a decrease in the total increment of entropy, which is confirmed by the Prigozhin- Klimontovich theorem. 2003 Article Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках / Р.А. Кректулева // Проблемы прочности. — 2003. — № 1. — С. 117-127. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0556-171X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46948 539.3:666.233 ru Проблемы прочности Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Кректулева, Р.А. Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках Проблемы прочности
description	Рассмотрена методика компьютерного конструирования материалов с повышенными прочностными свойствами на основе применения многокомпонентных систем с градиентным распределением концентрации компонент. Показано, что в соответствии с синергетическим представлением об ударно-деформируемом материале как об открытой системе с помощью градиентных материалов удается осуществить контроль за поведением нагруженного материала в неравновесном состоянии. Использование градиентных материалов при интенсивных динамических нагрузках (удар, взрыв) позволяет повысить устойчивость системы за счет снижения общего прироста энтропии, что согласуется с теоремой Пригожина-Климонтовича.
format	Article
author	Кректулева, Р.А.
author_facet	Кректулева, Р.А.
author_sort	Кректулева, Р.А.
title	Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках
title_short	Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках
title_full	Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках
title_fullStr	Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках
title_full_unstemmed	Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках
title_sort	компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках
publisher	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate	2003
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/46948
citation_txt	Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках / Р.А. Кректулева // Проблемы прочности. — 2003. — № 1. — С. 117-127. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
series	Проблемы прочности
work_keys_str_mv	AT krektulevara kompʹûternoekonstruirovanievysokopročnyhgradientnyhmaterialovrabotaûŝihpridinamičeskihnagruzkah
first_indexed	2025-07-04T06:29:51Z
last_indexed	2025-07-04T06:29:51Z
_version_	1836696828702097408
fulltext	УДК 539.3:666.233 Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках* Р. А. К р екту л ева Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия Рассмотрена методика компьютерного конструирования материалов с повышенными проч ностными свойствами на основе применения многокомпонентных систем с градиентным распределением концентрации компонент. Показано, что в соответствии с синергетичес ким представлением об ударно-деформируемом материале как об открытой системе с помощью градиентных материалов удается осуществить контроль за поведением нагру женного материала в неравновесном состоянии. Использование градиентных материалов при интенсивных динамических нагрузках (удар, взрыв) позволяет повысить устойчивость системы за счет снижения общего прироста энтропии, что согласуется с теоремой Пригожина-Климонтовича. Ключевые слова: компьютерное конструирование, прочность, состав, гради ентный материал, изоэнтропическое сжатие, волновой процесс, изоэнтро- пическая разгрузка. Введение. Градиентными материалами (ГМ) принято называть матери алы с плавным изменением свойств в каком-либо направлении. Впервые такие материалы (пленки толщиной в несколько долей миллиметра) получил в 1944 г. академик С. А. Векшинский путем ионного напыления различных элементов в вакууме [1]. С помощью одной такой пленки можно исследовать большой набор сплавов с дискретным изменением состава. В дальнейшем, начиная с 1959 г., сплавы переменного состава начали получать по техноло гиям сварки и наплавки, что позволило использовать их в качестве упрочня ющих покрытий и соединительных прослоек между разнородными матери алами [2]. Новые возможности в создании градиентных материалов откры лись с развитием технологий спекания порошков, в частности, СВС-техно- логий (самораспространяющийся высокотемпературный синтез). Однако, чтобы создавать материалы с некоторыми наперед заданными свойствами, нужны определенные математические модели и отправные теоретические идеи. Их обсуждению и посвящена настоящая работа. О бщ ая схема ком пью терного кон струи рован ия град и ен тн ы х м ате риалов. Несмотря на то что на практике градиентные материалы исполь зуются более полувека, теоретическому решению задач их создания и иссле дования до сих пор уделяется очень мало внимания. Не останавливаясь на трудностях, возникающих при этом, перейдем непосредственно к рассмот рению возможного решения поставленной проблемы. Выделим четыре основных блока математических моделей: состав-тех- нология-структура-свойство, которые обязательно должны присутствовать в схеме компьютерного конструирования градиентных материалов. М одели * Доклад на IV Международном симпозиуме “Прочность и разрушение материалов и элементов конструкций при импульсном нагружении” (1МРиЬ8Е-2001). © Р. А. КРЕКТУЛЕВА, 2003 ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N 1 117 Р. А. Кректулева рование каждого блока можно рассматривать как в общей связи, так и отдельно. На рис. 1 представлена общая схема компьютерного конструиро вания градиентных материалов. Кратко остановимся на ее описании. Внача ле выбирается рецептурный состав следующим образом. Строится функция цели 2 : 2 = ^ 1«1 + 3 2 а 2 + ...+ $ N а ̂ . С1) Здесь под функцией цели понимается какое-то предъявляемое к материалу требование. Это может быть минимальная цена изделия, определенное время эксплуатации при заданных нагрузках, вес конструкции и т.д. Н е обходимо найти значения 3 N , которые обеспечивают максимум или мини мум линейной целевой функции 2 при условии, что выполнены такие линейные ограничения: а т = а та т1 + а та т 2 + - + а ™ат а тМ ; (2 ) 1 = а + а о + ... + а N (3) и условие неотрицательности а і > О, (4) где а і - весовая доля 1-го компонента в многокомпонентном материале (для градиентного материала а і является функцией координат); аі - набор некоторых заданных свойств; N - общее количество компонент. Рис. 1. Общая схема компьютерного конструирования градиентных материалов. 118 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 1 Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов В работах [3, 4] изложена методика определения значений а г и пока зано, что в соотношения (2 ), как правило, входят не конкретные свойства материалов (например, плотность или модуль упругости), а некоторые их функции. При этом для материалов с невзаимодействующими фазами систе му (1)-(4) удается разрешить в терминах конкретных свойств материала с помощью методов линейного программирования [3-5], для ГМ со взаимо действующими фазами в общем случае решения нет. Однако в отдельных случаях [5] удается найти решение методами нелинейного программирова ния. После того как состав материала в первом приближении (с учетом функции цели) определен, переходят к выбору технологии, с помощью которой этот материал можно получить на практике. Подробное описание математических моделей ряда технологических процессов приведено, на пример, в работах [6-9]. Отметим, что от способа обработки, т.е. от техноло гических режимов, в первую очередь будет зависеть внутренняя структура материала (размер зерен и включений, микропористость), величина зоны термического влияния, вид функции а г (х , у , 2 ) - концентрации г-й компо ненты как функции пространственных переменных (х ,у , г). В условиях статического и квазистатического нагружения исходная внутренняя мезо- структура может существенно повлиять на развитие деформационных про цессов в материале [10]. Анализ многочисленных экспериментальных дан ных при импульсном ударном нагружении показал, что под действием ударной волны первоначальная структура материала разрушается и вместо нее образуется другая структура, которая зависит от амплитуды ударного импульса и его длительности [11]. На рис. 2 приведен пример расчета ударных адиабат медно-вольфрамовых элконитов разного состава по мето дике невзаимодействующих фаз [3, 4] в сравнении с экспериментом [12]. На рис. 3 и 4 представлены ударные адиабаты, рассчитанные по методике кластерных компонентов [5], ряда сплавов и керамики со взаимодейству ющими фазами в сравнении с экспериментом [12, 13]. Все расчеты выпол нены без учета внутренней структуры материалов, тем не менее наблюда ется вполне удовлетворительное совпадение расчетных и эксперименталь ных данных. Подобные сравнения проведены в широком интервале изме нения давления для более чем 50 материалов, имеющих различную физи ческую природу: сплавы, металлокерамика, металлопластики, водонасыщен ный песок и др. Во всех случаях имеет место согласование расчетных данных с экспериментальными в пределах ошибки опыта 2...15%. Это позволяет в условиях динамического нагружения пренебречь внутренней структурой в схеме компьютерного конструировании ГМ и сразу перейти к формулировке математических моделей последнего блока - напряженно- деформированного состояния и разрушения. Основным результатом на первом этапе вычислений по рассматрива емой схеме должен быть ответ на вопрос, разруш ится или нет образец ГМ в заданных условиях нагружения. Если после снятия нагрузки материал со хранил свою целостность, то расчеты прекращаются. На печать выдаются все паспортные характеристики ГМ: состав, концентрационная неоднород ность по объему, способ получения (компактирование, наплавка и т.д.), ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 1 119 Р. А. Кректулева технологические режимы, дополнительная информация (например, предва рительная стоимость материала). Если же сконструированный материал не удовлетворяет предъявленным требованиям, то расчет повторяется, причем есть два пути. Первый путь заключается в последовательном выборе мате риалов, технологий и технологических режимов в автоматическом поиске нужного варианта. Реализация такого подхода возможна только на супер компьютере. Второй путь состоит в тщательном анализе информации о физических процессах, получаемой на выходе от всех четырех расчетных блоков. По результатам анализа принимается некоторое осознанное решение о направлении дальнейшего поиска. Такой подход позволяет за небольшое количество расчетных циклов (иногда два-три) сконструировать материал с заданными свойствами. При этом все расчеты можно осуществить на обыч ном компьютере типа РепИит-Ш . 18 20 Рис. 2. Расчетная (линии) и экспериментальная (точки) зависимость давления Р от плот ности р медно-вольфрамовых элконитов переменного состава: 1 - 74,5/25,5%; 2 - 45/55%; 3 - 32/68; 4 - 24/76%. 9 П 13 19 0 8 ю гг 14 Рис. 3 Рис. 4 Рис. 3. Расчетные (линии) и экспериментальные (точки) ударные адиабаты железокремни евой керамики двух составов: 1 - 80,2/19,8%; 2 - 96/4%. (Здесь и на рис. 4 каждая последующая кривая сдвинута на одно деление по оси абсцисс.) Рис. 4. Ударные адиабаты железа (1) и железоникелевых инварных сплавов разного состава (2-4) и никеля (5): 2 - 32/68%; 3 - 74/26%; 4 - 60/40%. 120 ШБИ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 1 Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов О собенности поведения град и ен тн ы х м атери алов при дин ам ичес ких нагрузках. Поскольку свойства ГМ изменяются от точки к точке, то возникающие при динамических нагрузках волны напряжений и дефор маций будут трансформироваться в неоднородной среде по некоторым пра вилам, знание которых позволит эффективно управлять волновыми пото ками энергии в нагруженном материале. Динамика распространения волн в нагруженной упругопластической среде переменного состава описывается системой уравнений [9, 14] неразрывности 1 Лр д у ; ' (5)р Л = 0 , движения и энергии Л д2] др д г ; ЛЕ Л Р Лр р ~ Г = Б ] £ ] + Т , ^ ^ 4 4 р Лг (6 ) (7) которые замыкаются соотношениями Прандтля-Рейса при условии теку чести Мизеса: Б ] = а ] + <5] Р; Ж ] ---------+ ХБ ] ; т и (8) где 2 ̂ - координаты; г - время; р - текущая плотность; - компоненты вектора скорости; Б ] - компоненты девиатора напряжений; Р - давление; Е - удельная внутренняя энергия; £ ] - компоненты девиатора скоростей деформаций; а ] - компоненты тензора напряжений; в ] - компоненты тензора скоростей деформаций; Б / Б г - производная Яуманна; л * - модуль сдвига; а * - предел текучести; Х - малый параметр; 5 ] - символ Кронекера. Влияние пластических деформаций, давления и температуры на проч ностные характеристики матрицы учитывается следующим образом: а * = [а ̂ (1 + & £ р ) П1 ][1 + ЪРх1/3 - к(Т - 300)]; ■Л = Л о[1+ ЪРх1/3 - к(Т - 300)]; (9) £ Р = f й£ Р , й£ Р = ^ 2 3 й£ рЛ£ р , где £р - эквивалентная пластическая деформация; £ Р - компоненты тензора пластических деформаций; х - относительный объем (сжимаемость); а *0 , ТБОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, N 1 121 Р. А. Кректулева Л 50 - значения предела текучести и модуля сдвига при нормальных уело- виях; @1 , п \, Ь, И - постоянные материала. На приведенную систему накла дываются ограничения: Т = 1 I Е С у \ р о ( 10) Тт = Тт 0х 2/3 ехр[2у о(1 — х )], где Тт о - температура плавления при нормальных условиях; Тт - темпера тура плавления при нагрузке. Отсутствие химических превращений позволяет рассчитать начальный удельный объем сплава в заданной точке по модели невзаимодействующих фаз: N N у о = 2 а п( ^ )у оп, 2 а п( ) = 1 ( 11) п=1 п=1 где а п ( ) - весовая доля компоненты (является заданной функцией коорди наты); Уоп - удельные объемы компонент при начальных условиях. Для такого случая уравнение состояния ГМ может быть представлено в виде р = тАх —(т+1) - — х —4/3 + \| 2Х + У о - 2 ) ЕР о — Ах ~т + Вх _1/3)’ (12) где А = у ор о Е о / т ( х Г -1/3 - 1); В = 3 у ор о Е о /т ( 1 — х -(т-1 /3 )); х = р о / р , х 1 = р 1 / р , Уо = к з Р / С у р о - (13) Параметры многокомпонентного материала определяются следующим образом: 1 N 1 N N р = 2 1а п / р оп; к ~ Р 0 п / р о пК зп; С у = а пС Уп; п=1 N р = 2 а „ / р п ; @ = р о 2 а пр п / р р 1 п=1 п=1 N т = 2 а птп; п=1п=1 (14) N Е о а пЕ оп , п=1 122 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 1 Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов где К я - изотермический модуль сжатия; 3 - коэффициент теплового расширения; С у - теплоемкость при постоянном объеме; р 0 - начальная плотность; р х - плотность при Т = 0; т - параметр межатомного взаимо действия; Е о - начальная удельная энергия тепловых колебаний. Аналогично определяются прочностные параметры многокомпонентного материала: 1 N N N „ = р 0 ^ п /р 0п № яп; ^ я = ^ п ̂ яп ; Ь ^ пЬ1п; № 3 п=1 п=1 п=1 П О N N N (15) ^ ^ п ^ п ; ^зтах = ^ п ^ зт ах п; Тт 0 = ^ пТт0п ■ п=1 п=1 п=1 Методика численного решения системы уравнений (5)—(15) изложена в [9, 14]. Приведенная постановка задачи наиболее эффективна для исследова ния трансформации ударно-волновых профилей деформации, напряжения, энергии и температуры. В данной модели температура - наиболее чувстви тельный параметр, по которому удобно следить за всеми превращениями приложенного к материалу импульса энергии. Получая из численного реш е ния температурные кривые и сравнивая с известными термодинамическими зависимостями, можно установить тип волны. Использование термодинами ческих критериев позволяет до предела упростить классификацию типов волн. Из термодинамики известно, что при ударных нагрузках в силу их кратковременности деформационные процессы - адиабатические. При этом существуют две возможности течения процесса: скачкообразное изменение параметров процесса, в том числе и энтропии (ударная адиабата Ренкина- Гюгонио - УА), и плавное их изменение при неизменной энтропии (адиабата Пуассона - АП). Численные расчеты показали, что в отличие от однородных материалов, в которых есть только два типа волн: ударные волны (УВ) сжатия, распространяю щиеся от места приложения нагрузки, и изоэнтро- пические волны разгрузки, идущие со свободных поверхностей, в ГМ обра зуется и распространяется более сложная система волн [15]. Внутри ГМ обнаружены волны изоэнтропического сжатия (ВИЭС) и волны изоэнтро- пической разгрузки (ВИЭР), образующиеся вследствие расщепления пер вичной ударной волны, распространяющейся от места приложения нагруз ки. В таблице приведена классификация объемных волн, образующихся при ударе однородного ударника по ГМ, состоящему из двух невзаимодейст вующих фаз с различными плотностями и объемными модулями изотерми ческого сжатия. Р езультаты ком пью терн ы х эксперим ентов по созданию у п рочн я ю щ их гради ен тны х п окры тий . Как известно, “живые” природные объекты являются открытыми системами. Они функционируют с минимальным рас ходом энергии, а точнее, с минимумом энтропии, что обеспечивает им высокую вероятность существования и выполнения заданных природой функций. Проведем аналогию между ГМ и “живыми” системами. ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 1 123 Р. А. Кректулева Классификация объемных волн в ГМ при ударе Модуль изотермического сжатия КТ КТ >0 КТ <0 Кт < К тТУА тАП Прямая УВ с увеличивающимся импульсом давления Обратная ВИЭС, отраженная от ГМ Прямая ВИЭР, отраженная от ударника Прямая УВ с падающим импульсом давления Обратная ВИЭР, отраженная от ГМ Прямая ВИЭР, отраженная от ударника Кт = КтТУА 1 АП Прямая УВ с увеличивающимся импульсом давления Обратная ВИЭС, отраженная от ГМ Прямая УВ с падающим импульсом Обратная ВИЭР, отраженная от ГМ Кт ^ КтТУА 1 АП Прямая УВ с увеличивающимся импульсом давления Обратная ВИЭС, отраженная от ГМ Прямая ВИЭС, отраженная от ударника Прямая УВ с падающим импульсом давления Обратная ВИЭР, отраженная от ГМ Прямая ВИЭС, отраженная от ударника Процесс упругопластического деформирования в твердых телах также протекает в соответствии с законами открытых систем [16]. Чтобы обес печить деформирование без разрушения материала (или с минимальными разрушениями), необходимо создать такую конструкцию материала, в кото рой повышение энтропии, согласно теореме Пригожина-Климонтовича об открытых системах, было бы минимальным. Градиентные материалы как раз и позволяют существенно снижать общий прирост энтропии в деформиру емом теле и тем самым контролировать поведение системы в неравновесном состоянии. Проиллюстрируем это на следующих расчетных примерах. Н а рис. 5 приведен расчет удара стального ударника со скоростью V = 1000 м/с по стальной преграде, покрытой слоем более легкого материала. Из рис. 5,в видно, что в этом случае разрушение наименьшее и в бойке и в преграде, т.е. при той же энергии удара удалось сформировать более устой чивое внутреннее состояние системы. а б в г Рис. 5. Удар стального ударника по биметаллической пластине с градиентным слоем на основе Л1-Ре, 12-я мкс взаимодействия: а -чистый алюминий; б - градиентный слой от стали к алюминию; в -градиентный слой от алюминия к стали; г - образец полностью стальной. 124 ШБЫ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 1 Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов ... а б в г Рис. 6. Поле скоростей и зоны разрушения в осевом сечении ударника и преграды на 12-й мкс взаимодействия при скорости соударения 1000 м/с: а - сталь ^ сталь; б - сталь ^ ^ W ~Бе-сталь; в - сталь ^ Бе~ W-сталь; г - сталь ^ Бе8о 2̂ 119 8-сталь. На рис. 6 показаны те же варианты сборок, но алюминий заменен на вольфрам и железокремниевую керамику. Казалось бы, использование более прочного и тяжелого материала должно повысить защитные свойства еще больше, однако этого не произошло. Согласно синергетическим представле ниям в неравновесных системах, как и в случае высокоскоростного удара, устойчивость системы определяется скоростью прироста энтропии: чем ниже прирост, тем система устойчивее. В данном случае композиция алюми ний-ж елезо дала меньший прирост энтропии, чем композиция вольфрам- железо, поэтому ее защитные свойства оказались выше. В ы в о д ы 1. Предложена схема компьютерного конструирования материалов с градиентным распределением физико-механических свойств. 2. Проанализированы ударно-волновые процессы в ГМ и установлены основные закономерности трансформации ударных волн в неоднородных средах. 3. Установлено, что образующиеся в ГМ волны изоэнтропического сжатия и волны изоэнтропической разгрузки приводят к понижению сум марной энтропии при ударном деформировании. Это свойство ГМ позволяет использовать их в качестве эффективной защиты от ударных воздействий. Р е з ю м е Розглянуто методику ком п’ютерного конструювання матеріалу, що має під вищені міцнісні властивості, на основі використання багатокомпонентних систем із градієнтним розподілом концентрації компонент. Показано, що згідно з синергетичним уявленням про ударно-деформівний матеріал як про відкриту систему за допомогою градієнтних матеріалів можна здійснити контроль за поведінкою навантаженого матеріалу, що перебуває в нерівно- важному стані. Використання градієнтних матеріалів при інтенсивному ди намічному навантаженні (удар, вибух) дозволяє підвищити стійкість систе ми за рахунок зменшення загального приросту ентропії, що узгоджується з теоремою Пригожина-Климонтовича. ШБИ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 1 125 Р. А. Кректулева 1. Векшинский С. А. Новый метод металлографического исследования сплавов. - М.: Гостехиздат, 1944. - 262 с. 2. Новожилов Н. М. Изготовление и применение в машиностроении спла вов переменного состава. - М.: М ашиностроение, 1987. - 80 с. 3. Кректулева Р. А., Платова Т. М. М оделирование поведения много компонентных материалов в ударной волне // Детонация: М атериалы II Всесоюз. сов. по детонации. - Черноголовка, 1981. - С. 98 - 101. 4. Кректулева Р. А. М етоды компьютерного конструирования функци онально-градиентных материалов с учетом мезоскопических явлений // Порошк. металлургия. - 1999. - № 11-12. - С. 9 - 14. 5. Айтуров Е. Е , Кректулева Р. А., Платова Т. М. Построение уравнения состояния F e-N i сплавов на основе метода кластерных компонентов // Инж.-физ. сб. - Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1989. - С. 83 - 90. 6 . Герасимов А. В., Кректулева Р. А. М атематическая модель поведения многокомпонентного пористого упругопластического тела при дина мическом нагружении // Пробл. прочности. - 1999. - № 2. - С. 139 - 150. 7. Бежин О. П., Косяков В. А., Кректулева Р. А. Формирование тепловых локализованных структур в сварочном шве при импульсно-дуговой сварке неплавящимся электродом // Прикл. механика и теорет. физика. - 1998. - 39, № 6 . - С. 172 - 177. 8 . Бежин О. П., Губенко Л. В., Косяков В. А. М оделирование тепловых процессов при различных методах обработки поверхности концентри рованными источниками энергии // М атериалы V Всерос. науч.-техн. конф. “М еханика летательных аппаратов и современные материалы”. - Томск, 1998. - С. 92 - 94. 9. Герасимов А. В., Кректулева Р. А. Численное моделирование деформи рования и разрушения функционально градиентных и пористых матери алов при взрывном и ударном нагружении // М еханика композици онных материалов и конструкций. - 1999. - 5, № 3. - С. 94 - 106. 10. Панин В. Е. М етодология физической мезомеханики как основа постро ения моделей в компьютерном конструировании материалов // Изв. вузов. Физика. - 1995. - 38, № 11. - С. 6 - 25. 11. М урр Л. Е. М икроструктура и механические свойства металлов и спла вов после нагружения ударными волнами // Ударные волны и явления высокоскоростной деформации металлов. - М.: М еталлургия, 1984. - С. 202 - 241. 12. High-Velocity Im pact Phenomena / R. K inslow (Ed.). - N ew York, London: Academic Press, 1970. 13. Баканова А. А., Дудоладов И. П ., Сутулов Ю. Н. Выполнение правила аддитивности для ряда сплавов при ударном сжатии // Прикл. механика и теорет. физика. - 1972. - № 6 . - С. 1 6 7 - 1 7 1 . 14. Герасимов А. В., Кректулева Р. А. Поведение материалов с градиент ными упрочняющими покрытиями при интенсивных динамических на грузках // Перспективные материалы. - 1997. - № 6 . - С. 13 - 18. 126 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2003, № 1 Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов 15. Кректулева Р. А. Закономерности трансформирования плоских удар ных волн в градиентных средах // М еханика деформируемого твердого тела. - Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1992. - С. 35 - 40. 16. Иванова В. С., Кузеев И. Р ., Закерничная М. М. Синергетика и фрак талы. Универсальность механического поведения материалов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. - 363 с. Поступила 19. 09. 2002 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2003, № 1 127

Компьютерное конструирование высокопрочных градиентных материалов, работающих при динамических нагрузках

Репозитарії

Схожі ресурси