Микроструктурное моделирование функционально-механического поведения пористых сплавов с памятью формы: 2019 г. этап 2

  • Япарова, Елизавета Николаевна (PI)

Project

Project Details

Description

Разработка модели для описания функционально-механических свойств и разрушения сплавов с памятью формы с различной пористой структурой при произвольных, в том числе циклических, термомеханических нагрузках.








Key findings for the project

1. На основании анализа микрофотографий продольного и поперечного сечений пористого TiNi, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), предложена гипотеза аппроксимации пористой структуры конструкцией, напоминающей плоскую прорезную пружину, вертикальные элементы которой представляли собой изогнутые балки, по форме являющиеся дугами окружностей.
2. Для расчета поведения пористого TiNi, полученного методом СВС, выполнено измерение геометрических параметров, характеризующих пористую структуру, построены гистограммы их распределения. Обнаружено, что величины имеют логнормальное распределение. Выбраны 4 набора параметров, охватывающие разнообразие геометрии пористой структуры.
3. Выполнен анализ фотографий пористого TiNi, полученного методом селективного лазерного плавления (СЛП). Данный метод аддитивных технологий характеризуется высокой точностью при получении заданной структуры, поэтому за представительный элемент взяли элементарную ячейку структуры.
4. Получены формулы для связи силы и напряжения, деформации и перемещения, а также формулы для связи микро- (величин, относящихся к элементам структуры) и макровеличин (величин, относящиеся к представительному объему) модели. Найдены максимальные значения деформации и напряжения в структурных элементах.
5. Построены расчетные диаграммы деформирования при изотермическом сжатии для высокопористого образца TiNi с неупорядоченной структурой, полученного методом СВС. Диаграммы получены для разных температур, соответствующих мартенситному и аустенитному состояниям сплава. Выполненное сравнение результатов с экспериментальными данными, представленными в статьях, показало хорошее соответствие между ними.
6. Получены зависимости обратимой и необратимой деформации пористых СПФ, полученных методом СЛП, с разной объемной долей пор от числа циклов при циклическом изотермическом деформировании и при термоциклировании в режиме заданных деформаций.
7. Выполнено моделирование поведения образцов, полученных методом СЛП, с различной пористостью при охлаждении и нагреве под нагрузкой 50 МПа, когда реализуется эффект памяти формы. Проведено сравнение с имеющимися экспериментальными данными, получено хорошее согласованием между результатами.
8. Выполнено моделирование поведения пористых образцов, полученных методом СЛП, при циклическом нагружении в режиме одноосного сжатия в мартенситном состоянии с последующим нагревом и охлаждением до разрушения с использованием критерия разрушения, описанного в микроструктурной модели.
9. Выявлены особенности функционально-механического поведения пористых СПФ, связанных со спецификой пористой структуры. Показано, что пористый сплав с памятью формы частично проявляет особенности функционального поведения сплошного сплава, демонстрируя псевдоупругое поведение при высокой температуре и эффект памяти формы при изменении температуры. Из сравнения результатов моделирования для образцов с различной ориентацией поровых каналов можно заключить, что пористый сплав с памятью формы с преимущественно поперечной по отношению к оси деформирования ориентацией поровых каналов накапливает больше деформации, чем образец с продольно ориентированными порами при равном значении прикладываемой нагрузки.

Academic ownership of participants (text description)

Япарова Елизавета Николаевна – 100 %, нет

Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

не разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

не разрешается
Short title__
AcronymRFBR_mol_a_2018 - 2
StatusFinished
Effective start/end date28/06/1910/03/20