Исследование локализации деформации материалов на мезоуровне методами численного моделирования тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Ha ní as;;.:; py::on¡:c:

-IrtJIOB HA MBSOypOBÎS ИЙТОДА'-.ТИ :ПСЛЕНКОГО мол^'лггрогл'^л

i,;/;.,.:;,--

г. ~ торгов a л

дксеертздки sea «оксг.зш-гь \"теяой степенп , кандягата фпояко-^гатокат/тееекп:: cay»;

Tor sert IPOS

■ra5o-a ьыпаднена t Hscnnyrs ¡r:i3;:<::i пъй'-uocm r. ггатарлсло^здэпил CO r/.II

Научные руководители: доктор физико-гдагег&лгагсххх кау::,

профессор, академик РАН, Пашгы З.Е.,

доктор фискко-хматбгдатичесгяге. каук,

доцент

^Макаров П.З.

Официальные оапепеаты: доктор техаичеекпх sayi;,

профессор Люкыле 5.А.,

дсхстор <з::;зг::;о-1^а"'с:-1ат1Г-:гс:с:^: кау::. старший научный сотрудник Потекаез А.К.

Ведущая организация: Томская гесударствапчая арххитехстурао-

сгроатедднал ахеадегл'ка

Защита состоится "2.7' PQ 1С'96 г. в /б ч. АРзкдд. на оаседашз;: Диссертационного сомга Д OOS.61.01 при Института фаса:::." прочности и материаловедения СО РАК по адресу: 634021, ,г. Томе::, пр. .академический 2/1.

С диссертацией моя-но оснакомиться б библиотеке ПФПМ СО РАН. Автореферат разослан " " ' ^^ 1936 г.

Ученый секретарь Диссертационного совет диктор фнзнко-математически:: кауг:

Кулькоа C.I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР!? СТИ К А РАБОТЫ

Объект исследования и актуальность темы. Традиционно твердое тело, способное деформироваться при внешнем воздействии, изучалось параллельно двумя наукам:;: физикой твердого тела и механикой деформируемого твердого тела. В физике твердого тела рассматривалась связь макроскопической деформации с внутренней микроструктурой. В механике развивался макроскопический подход, в котором поля деформаций и напряжений изучались методами механики сплошной среды. Однако, при этом до последнего времени оставалась практ.тчески неисследованной область промежуточного пространственного масштаба между микроскопическим и макроскопическим — мезоскопического масштаба.

Необходимость промежуточного звена, связывающего результаты исследования микроуровня с феноменологическим подходом механики на макроуровне, понималась разными учеными I! ранее. Но вполне четко это научное направление было сформулировано только после вге-дения концепции структурных уровне!! деформации п разрушения н масштабных уровней.

Исследования на .•■•езоурозне особенно важны в материаловедении при создании новых материалов со структурой, обеспечивающей необходимые служебные свойства. Выполнение задач конструирования материалов традиционными методами, в основе которых лежат экспериментальные исследования, связано с большими материальными затратами. Более дешевый путь — дополнить реальные физ.гческие эксперименты численными расчетами. Особенностью численного моделирования в этом случае является учет в модели влияния внутренней структуры материалов и физико-химических процессов в них на развитие пластических деформаций и разрушение. Современные компьютеры и развитые численные методы позволяют решать такие сложные задачи. Именно поэтому проблема конструирования новых материалов с использованием компьютерных технологий приобретает важное значение и активно развивается в последнее время.

Экспериментальные и теоретические исследования, проведенные ранее и в последнее время, показывают, что существенными для определения направления раззития процесса пластического деформирования либо к разрушению, либо к высоким степеням

пластической деформации являются особенности процессов локализации пластической деформация разных масштабов. И если процессы локализованного развития деформации па мнкроуровне достаточно хорошо исследованы г> теории дислокаций, физике прочности, тс особенности локализованного развития пластических деформаций на мезоуровне еще ждут своего активного изучения. Этим объясняется актуальность изучения процессов локализация пластической деформация лгезолгаештаэа различными методами, в том числе и методам;? компьютерного моделирования.

Целью диссертационной работы является теоретическое изучение явлений локализации пластической деформации на мезоуровне при пластическом деформировании материалов.

Метод решения поставленной задачи — численное моделирование упруго-пластического течения материала на основе разностных методов решения динамически:-: уравнений механики сплошных сред.

В соответствии с целыо исследования были поставлены следующие конкретные задачи:

1. Адаптировать .методы механики сплошных срод для описаний процесса упругопластнческого деформирования 7>ттериала ; .. мезоуровне и метод численного решения полученных уравнении;

2. Создать компьютерные програм.мы для моделирования уируго-плютичеекого течения структурно-неоднородного материала с

. образование?.! областей локализованной деформации и эффектов фрагментации е условиях динамического нагружеиия материалов на мезоуровне;

3. Методами численного моделирования изучить роль концентраторов ракрязкешш различной физической природы в форм «ропаки»: областей локализации пластической деформации на макро-и мезоуровнях;

4. Исследовать общие закономерности н особенности процесса локализации пластической деформации и стадии предразрушешш ь структурпо-нсолнородкой среде на мезоскопичоском масштабном уро.и'е.

Науищи:. ш&шкзл

1. Ьп^рсьте в расчетах реализована .-¿атематическая модель, в которой могут быть учтены нс-скомпенспрованные внутренние моменты, позволяющая описывать процессы зарождения и

развития локализованной пластической деформации на мезоскопическом масштабном уровне.

2. Впервые смоделированы процессы развития полос локализованной пластической деформации в структурно-неоднородных материалах на мезоскспнческол: масштабном уровне.

3. Обнаружено, что в области локализации пластической деформации отмечается значительное изменение прнращений сдвиговой и поворотной частей тензора пластической дисторсии, при этом повороты более чувствительны к локализации деформации.

4. Численными экспериментами установлено, что при локализации пласт1гческой деформации в мезообъеме могут формироваться объемные структурные элементы, которые смещаются как целые.

Научная и практическая значимость.

Развита численная методика для теоретического исследования процесса локализации пластической деформации ь структурно-неоднородных материалах на мезоуровнс методами механики сплошных сред.

Изучены особенности зарождения и развития локализованной пластической деформации (полос сдвига) в структурно-неоднородны:; материалах для различных моделей сред как с учетом внутренних некомпенсированных моментов, так и по безмоментной теории.

Решение этих задач имеет существенное значение для физики и механики деформируемого твердого тела, для развития понимания процессов, происходящих в реальных структурно-неоднородных материалах в условиях механического нагружения, а также для развития методов механики сплошной среды и численных средств для задач математического моделирования и компьютерного конструирования материалов.

Разработанные программы могут быть применены при конструировании новых материалов, а также использованы в курсах по механике и физике деформируемого твердого тела для студентов соответствующих специальностей. В настоящее время они используются в проектах приоритетного направления "Компьютерное конструирование новых материалов" Государственной научно-технической программы России "Новые материалы" и проектов научно-технической программы "Компьютерное конструирование и создание новых материалов для Сибирского региона" Государственного научного центра ИФПМ СО РАН. Разработанные программы и

б

результаты исследований используются в курсе "Механика сред со структурой", читаемого для студентов физико-технического факультета Томского госуниверситета.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика решения задачи об изучении процесса локализации пластической деформации на мезоуровне на основе численного решения динамических уравнений упруго-пластического течения структурно-неоднородных сред.

2. Результаты численного моделирования образования макроскопических полос сдвига от концентраторов напряжений макроскопического масштаба для плоского напряженного и плоского дефор;. ированного состояний и полос сдвига на мезоуровне.

3. Результаты численного моделирования, показывающие, что локализация пластической деформации & мезообъемах мо:кет быть обусловлена структурными неоднородностями и внутренними границами, которые приводят к существенно неоднородным поляг.; внутренних напряжений.

4. Эффект интенсивного развития материальных поворотов в областях локализации деформации.

5. При локализации пластической деформации в мезообъеке мог>~ формироваться объемные структурные элементы, которые смещсг-отся как целые.

6. Особенности деформирования алюминий-литиевых сплавов, ког^а • при незначительной общей деформации, соответствующей

упругим интервалам, формируются узкие зоны локализованной пластической деформации на границах фрагментов, что приводит к невыской средней пластической деформации материала.

Обоснованность и достоверность результатов расчетов и выводов, сформулированных в диссертации, обеспечивается математической корректностью постановки задачи, выбором численных методов, проведением тестовых расчетов, сопоставлением с опубликованными результатами других акторов, а также совпадением расчетных данных с экспериментальными.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: на международной конференции по механическому и 'физическому поведению материалов при динамическом нагружеш I ОУл1АТ-91 (Франция, Страсбург, 1991 гЛ, на двух международных семика )ах "Компьютерное

конструирование перспективных материалов и технологий ' CADAMT-92 (Томск, 1992 г.) и CADAMT-93, (Томск, 1993 г.). на .1-й , международной конференции "Компьютерное конструирование перспективных материалов и технологий" CADAMT'95 (Томск, 1995 г.)- на втором (Китай, Сиань, 1993 г.) и третьем (Калуга, 1995 г.) Российско-Китапских симпозиумах по перспективным материалам и технологиям "Advanced Materials and Processes", на международной конференции "Механика неклассических материалов' Композиты-94 (Москва, 1994 г.), на международном симпозиуме-выставке по материалам с памятью формы SMM-94 (Китай, Пекин, 1G94 г.), на XIV Международней конференции пс физике прочности и пластичности материалов (Самара, 1995 г.).

Публикация. Основные результаты диссертации опубликованы е 9 работах. в том числе е 2 коллективных монографиях.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 150 наименований, изложена на 116 страницах и содержит 29 рисунков.

Данная диссертационная ребота выполнена в рамках приоритетного направления "Компьютерно? конструирование новых материалов" ' Государственной научно-технической программы России "Новые материалы" и проектов научно-технической программы "Компьютерное конструирование и создание новых материалов для Сибирского региона" Государственного научного центра 11ФПМ СО РАН.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулирована цель работы, перечислены новые результаты, раскрыта их практическая ценность, представлены положения, выносимые на защиту и описана структура диссертации.

В первой главе "Методология мезомеханики твердого деформируемого тела" рассмотрен подход физической мезомеханики для описания процессов деформирования неоднородных сред. В параграфе 1.1 дается представление о масштабных уровнях и структурных уровнях деформации и разрушения при изучении нагружаемого материала. Методология масштабных и структурных уровней деформации и разрушения и концепция элементарных

носителей деформации разных масштабов позволяют рассматривать деформируемый материал как иерархически организованную и самоорганизующуюся в процессе деформирования систему разномасштабных структурных уровней деформации и разрушения. Единое описание достигается тем, что представительный мезообъеь: является макрочастицей в обычном понимании. На мезоуровне явно учитываются основные неоднородности мезостроения (границы зерен и иных фрагментов, твердые включения и т.д.). Деформация же каждой точки мезообъема' обеспечивается элементарными носителями с микроуровня.

В параграфе 1.2 рассмотрены некоторые подходы механики сплошных сред для описания деформирования материала с учетом неоднородности его структуры. Для построения численных алгоритмов применена многоуровневая модель для описания процессов деформации структурно-неоднородной среды, развиваемая в ИФПМ СО РАН. Она позволяет учитывать иерархию структурных уровней материала и открыта для учета конкретных физических механизмов деформационного поведения различных материалов.

В параграфе 1.3 дана математическая постановка задачи. Выписана замкнутая система уравнений, состоящая из уравнений, выражающих законы сохранения для представительного мезсобтвма структурно-неоднородной среды, релаксационных определяющих уравнений первой группы, которые задают скорости развития пластических сдвигов и изгибов-кручений и определяющих уравнений второй группы (или эволюционных уравнений), которые описывают эволюцию дефектной микроструктуры материала при его нагруже-нин. Записана граничные и начальные условия для общего случая.

Вторая глава диссертации "Численная реализация задачи о моделировании упругопластического деформирования мезообъема" посвящена проблемам численной реализации рассмотренной модели. В параграфе 2.1 записана система уравнений для случая двухмерных плоских задач. Так как в общем случае используется моменгная модель механики сплошной среды, а ее самым существенным недостатком для решения прикладных задач является отсутствие информации о моментньхх модулях, предложена упрощенная модель среды, в которой считается, что моментные наиряжпния и несимметрия тензора силовых напряжений возникают только при появлении пластических сдвигов в активных

системах скольжения. Для того, чтобы явно не считать независимые повороты и изгибы-кручения, а также моментиые напряжения,. антисимметричная часть тензора силовых напряжений выражена через интенсивность пластических деформаций. Это дает возможность учитывать внутренние нескомпенсироваиные моменты и в тоже время пе вводить в рассмотрение новые неизвестные параметры (моментные модули).

В параграфе 2.2 приведены основные формулы конечно-разностной схемы, а в параграфе 2.3 записаны конечно-разностные аналоги уравнений плоского двухмерного упруго-пластического течения среды.

В параграфе 2.4 представлены результаты тестового расчетов. Соответствующим выбором функции, определяющей антисимметричную часть тензора силовых напряжений, при численном моделировании деформации образца удается получить результаты, качественно согласующиеся с результатами расчетов по модели пластического течения, основанной на концепции скольжения с одной активной системой скольжения.

В третьей главе "Моделирование локализации пластической деформации на мезоуровне" приводятся результаты численного моделирования образования и развития областей локализованной пластической деформации в различных образцах с различной организацией внутренней структуры.

В настоящее время стало понятно, что пластическое деформирование металлов развивается как правило с образованием областей локализованной деформации разных масштабов, в которых, в основном, и сосредоточена основная часть пластической деформации. Ппи этом окружающий материал деформирован лишь настолько, насколько это необходимо для аккомодации, что диктуется соображениями сохранения сплошности среды.

Согласно методологии мезомеханики, в различных ситуациях процесс локализации деформации обусловлен концентраторами напряжений различной физической природы и разных масштабов, а также условиями нагружения и геометрией образца. На макроуровне главную роль играют макроконцентраторы напряжений -и созданное ими напряженное состояние в образце. Образование мезо-скопических областей локализации обусловлено мегоконцентратора-ми напряжений. Еще одним важным фактором развития локализо-

Банной пластической деформации является набор физических м-гка-нпзмов пластической деформации, который может быть вовлечен з процесс релаксации напряжений в области концентратора напряжений.

В работе исследуются закономерности образозаякя областей локализованной деформации последовательно от простых случаев к более сложным.

В параграфе 3.1 приведены результаты тестовых расчетов, рассмотрены примеры образований! полос локализации деформации в однородных образцах с нерегулярностью формы, т.е. концентраторами напряжений какромаснггаба. Исследованы особенности процесса локализации в различных условиях напряженного состояния: плоской деформации и плоского напряженного состояния и с различными концентраторами напряжений — защемлением краэв образца (угловые точки пли особенность задания граничных условий), круговым отверстием и надрезами на краях образца. Результаты расчетов, часть из которых представления на рис. 1 показали, что от областей концентрации напряжений образуются полосы локализованной деформации, наклоненные к оси прило-жешш нагрузки (одноосное сжатие пли растяжение) под углом

■ ГиП"—стту.-^_"■от-":гм"т ттиатиттрп (тглг.ск С" напряженное

состояние) ¡; под углом около 45° в случай компактных образцов или призм (плоское деформированное состояние). Эти результаты совпадают с известными теоретическими и экспериментальными значет шшми, например, приведенными в книге А.Надап "Пластичность и разрушение тверды;: тел". Области локализации очень отчетливо просматриваются на поле антисимметричной части тензора скорости дпсторспп. отражающей материальные повороты в материале.

Затем, в параграфе 3.2, иссясдосако влияние неоднородности внутренней структуры материала на развитие процесса локализации пластической деформации в мезообъеке. Рассмотрен наиболее простой случай, когда отдельные фрагменты материала отличаются только прочностными свойствами. Выявлены особенности процесса локализации деформации при разных напряженных состояниях (плоской деформации и плоского напряженного состояния) и разной организации внутренней мезоструктуры.

На рис. 2 представлены результаты расчета по моделированию одноосного растяжения крупнозернистого алкшккисж-ого ооразца.

; 'к., ё>

Г

-•СГ'-л

Чч

'■ \\ Чч (

п

-

¡4-

к\

X

и--' г'/

/

Рис. 1. Раззнтхге полос локализованной деформация от надрезов на краях образца при сжатии. Рисунки, отмеченные буквами а-д, соответствуют различным, возрастающим от а к д, моментам времени. Одно деление на контуре рисунков соответствует 1 мм. На рис. а — в изображена половика расчетной области, а г:а рис. г - д вся область. Изолинии проведены с интервалом 0,01 для интенсивности пластических деформаций.

со • 10

б)

' Рис. 2. Карта крупнозернистого алюминиевого образца после деформации растяжением на 3 % (а) и распределение приращений пластических сдвигов и поворотов вдоль оси образца в разные моменты времени (б, в).

Концентраторы напряжений, рассмотренные ранее по возможности были исключены. Предполагалось, что отличаются только пределы текучести самих зерен и их приграничных областей, которые отмечены на рис. 2 а различными маркерами. Задача решалась в постановке плоской деформации. Видно, что при деформировании, в области фрагментов структуры с наименьшей прочностью, образуются две полосы сдвига, пересекающие образец под углом около 45° к оси. На рис. 2 6, в, г^е представлено изменение приращений сдвиговой н поворотной 'пстей тензора пластической днсторспи идол;, оси образца, видно, что области локализация деформации соответс гиует резкое увеличение этих велишп, а сами они

изменяются вдоль оси периодически и а противофазе друг к другу. Эти результаты качественно, в первом приближении согласуются с результатами экспериментов, проводимых под руководством проф. Л.Б.Зуева на подобных образцах. При другом распределении характеристик различных элементов внутренней структуры этого же образца можно добиться того, что полосы будут находиться в другом месте и даже может образоваться только одна полоса сдвига.

На рис. 3 представлены результаты расчетов в сравнении с экспериментами В.Е.Панина с сотрудниками. Моделировалось растяжение пластинки из высокоазотистой стали, в которой пределы текучести в ячейках расчетной сетки распределены случайным образом с различием в пределах 1%. То есть размер фрагментов предполагался меньшим, чем в предыдущем случае. На верхнем рисунке представлено изменение поверхности пластинки, обработанное специально для сравнения с экспериментальной фотографией. Темные области на обоих изображениях соответствуют

с Ч I .* л-.? . • «-5Л.

1

* у ,Л '' .(ГШ ^^

г?* ¿л. % * 9 Ы*. л*- «?

, "ч $ Л \)и ?7.-<3.1.г./, Л'*ЛЬ( \ г» I ь ^ ' --ч?

• се.-: 1. •

' - .....__

.и;,,.- «¿кт

.......

Рис. 3. Полосы локалкловашюй деформации!! на ион^рхноети гонкой стильной пластинки. Сверху — расчет, снизу — зкоггеричпнт.

областям утонения образца. Видно образование нескольких полос утонения расположение которых хорошо совпадает с экспериментальной фотографией. Совпадение естественно не абсолютное. Например, наклон .полос в эксперименте составляет около 58° а в расчетах около 50°. И совпадения и различия можно объяснить особенностями случайного распределения прочностных характеристик. Tai; при случайном распределении с другими параметрами, картина консет сильно измелиться. Это касается к места расположения полос и их количества, времени их появления и б какой-то мере угла наклона.

Последний пример расчета в этой серии представляет моделирование деформации представительного мезообъема полк-кристаллического стального образца. На рис. 4 представлена карта такого мезообъема. В нем укладывается более 100 зерен. При одноосном растяжении такого мезообъема в нем возникает система полос локализованной деформации проходящих под углом около 45° к осп растяжения (рис. 5). Этими полосами материал разбивается па отдельные объемные структурные элементы, которые движутся как целке друг относительно друга. Это хорошо видно на поле скоростей, представленном на рис. 6.

Рис. 4. Карта представительного рыс. 5. Полосы локализованной мезообъема, моделирующая зерен- деформации в представительном пую структуру материала (взята с мезообъеме. Большей интенсив-реальной фотографии для стали). пости окраски соответствует

большее значение интенсивности пластических деформаций.

?ис. 0. Пеле скоростей при фрагмента или .кезопслосамя лека-лизозанис.й деформации представительного козообъема,

Таким образом, для деформации мезообъемов структурно-аеодттороднего материала характерна неоднородность иаарязкепкого состояния, причиной которого являются концентраторы капр.чида-лпй различной природы и масштаба (поперхиости раздела йзр.чг-•:ептов внутренней структуры, оссбеккоста знешкей форглк и т.д.). Б этих "'словиях процесс пластического деформирования протекает существенно неоднородно. Ядостпческие ¿е&орпацип заролсдаютсл 2 соластях концентрации напряжений и в наименее прочных структуры, затем образуются полосы локализованного сдвига, пластические деформации значительно превышают

спедиие д-'чюоткии. Б с-тнх полосах отмечается значительное

г •-.уло т:"'^!®;': одглхгспЗ;; и

тензора пластической дисторсии, при этом повороты более чувствительны к локализации деформации, и знак поворотов зависит от ориентации полосы относительно оси деформации. При локализации пластической деформации в материале происходит его фрагментация — образуются объемные структурные элементы, которые смещаются как целые.

Расчеты дают картины деформирования, качественно согласующуюся с экспериментальными данными.

Четвертая глава диссертации "Эффекты локализации деформации в деформируемых высокопрочных алюминий-литиевых сплавах" посвящена приложению расчетов по моделированию поведения объемов структурно-неоднородной среды к задачам конструирования алюминий-литиевых сплавов. В данном случае отличаются не только прочностные, но и упругие характеристики различных фрагментов структуры материала. В параграфе 4.1 изложена постановка задачи в рамках представленной в первой главе методологии. Результаты компьютерного моделирования растяжения мезообъемов А1-Ы сплава с разной внутренней структурой и их анализ приведены в параграфе 4.2.

Образующаяся в процессе изготовления брикетов такого сплава чнутренняя структура существенно влияет на механические свойства полученных образцов. Моделируя деформирование таких материалов, изучая эффекты локализации деформации к их связь со структурными особенностями, можно решать вопросы, связанные с выбором рациональной внутренней структуры. Развитый подход позволяет изучить большое число вариантов на стадии разработки материала, промоделировать испытание материала при различных условиях нагрулсения и выдать рекомендации для производства его прототипов. Это значительно снижает затраты на создание материалов на стадии их разработки и испытаний.

На рис. 7 а представлен один из вариантов карты мезообъема А1-1Л сплава во внутренней структуре, которого оксидные прослойки (или границы) являются непрерывными. Неоднородность напряжений и деформаций в приграничных областях создает большие локальные повороты б областях стыка фрагментов, которые охватывают материал границ и частично зерен. На рис. 8 можно видеть замкнутые изолинии для поворотов. Это означает, что поворот локального объема, схваченного изолинией, отличен от поворота

окружающего материала. Эти повороты локальных областей

вытянуты вдоль границ фрагментов с разной ориентацией.

Положительные повороты — вдоль границ с левым наклоном, а отрицательные повороты — с правым.

Рис. 7. Исходная структура одного из вариантов мезообъекя алюминий-литиевого сплава (а) и распределение удельной работы пластической деформации при общей деформации мезообъема 0,25% (О). -

У, мм у, мм

д) <5)

Рис. 8. Изолинии отрицательных (а) и положительных (0) значений поворотов в деформированном мязообъсмо А1-1Л сплава.

В заключении диссертации приводятся основные результаты и выводы:

1. Предложена методика расчетов локализации пластической деформации на макро- и мезоурознях: развита модель, разработаны численные алгоритмы и компьютерные программы.

2. Результаты численного моделирования упруго-пластического деформирования структурно-неоднородного материала на мезоуров-це, который представлен как система элементов структуры с различными физико-механическими свойствами,, показали, что пластз!ческая деформация развивается с образованием системы полос локализованного сдвига. Б областях остального материала пластическая деформация развита значительно меньше, либо эти области остаются упруго деформированными.

3. Показано, что структурные неоднородности материала различной физической природы и внутренние границы раздела приводят к существенно неоднородным полям внутренних напряжений, т.е. являются мезоконценграторами напряжений и формируют сдвиги частей мезообъема относительно друг друга, приводя к системе полос локализованной деформации.

4. В полосах локализации отмечается значительное резкое изменение сдвиговой и поворотной частей тензора дисторсии, при этом повороты более чувствительны к локализации деформации.

5. Показано, что формирование системы полос локализованного сдвига и интенсивное развитие поворотов в областях локализации деформаций приводят к формированию объемных структурных элементов, т.е. идет процесс фрагментации элементов исходной мезоструктуры и формирование новых мезосубструктур. Сформированные объемные структурные элементы в дальнейшем могут смещаться относительно друг друга как целые. Это хорошо видно при изучения полей скоростей внутри мезообъемов.

6. Предразрушение материала рассмотрено, как этап развития локализованной пластической деформации в мезообъемах материала когда дальнейшее нарастание пластических деформаций в областях локализации с сохранением сплошности становится невозможным и должно привести к формированию системы мезотрещип. Для этого необходимо сформировать соответствующий критерий.

7. Для А1-1л сплавов численными расчетами установлено, что в оксидных прослойках, которые обладают низким:: прочностными

характеристиками, локальные деформации превышают общую деформацию образца в десятки раз, достигая нескольких процентов, в то время как общая деформация составляет десятые доли процента. В этих областях развиваются материальные повороты локальных мезообъемов материала. Показано, что состояние предразрушсния образцов определяется высокой степенью локализации деформации, обусловленной неоднородноетями структуры на мезоуроЕне.

8. Комплекс проведенных исследований показал, что развитая методика и разработанные программы могут быть применены для моделирования особенностей деформирования различных структурно-неоднородных материалов, в частности для задач конструирования новых материалов. В настоящее время они используются в проектах приоритетного направления "Компьютерное конструирование новых материалов" Государстзениой научно-технической программы -Росси "Носые материалы" и проектов научно-технической программы Ро( сип "Компьютерное конструирование и создтяне holux материалов для Сибирского региона" Государственного научного центра ИФПД1 СО РАН.

Основное содержание дт-ссс-ргащгонгюй работы изложено в следующих публикация::.

1. Leycin V.N.. Malcarcv P.V., Nikolaev А.Р., Smolin I.Y. Modelling of elastic-p'astic deformation of polycrysialiirts and composite materials under loading // J. do Phys. IV, Collcqua C3, suppl. au J. de Phys. III. — 1991. — V. 1. — P. G4P-954.

2. Новые материалы п технологи!!. Конструирование новых материалов и упрочняющих технологии / Панин В.Е., Клименов В.А, Псахье С.Г., Мака роз П.В., Смолин И.Ю. и др. — Новосибирск: ВО "Наука". Сибирская издательская фиг;:,is, 1993. — 152 с.

3. Makarov P.V., Atamanov О.A., Sraolin I.Y., Simonenko V.G. Calculations of the local plastic deformations and inner stresses in shape memory materials based on Ti-Ni-X system at direct and reverse ro;irtensite transformations // Proceedings of the International Symposium on Shape Memory Materials (SMM-94), September 25-28, Beijing, China. Beijing: International Academic Publishers, 1994. — P. 116-120.

4. Панин В.S.. Макаров П.В., Немирович-Данченко М.М., Демидов В.Н., Смолин И.10.. Черепанов О.И. Методология компьютер-

ного конструирования материалов с заданными характеристиками прочности // Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. В 2 т. — Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. — т. 2 — С. 5-76.

Ь. Макаров П.В., Смолин И.Ю. Особенности напряженно-деформиро-Бакного состояния и локализация пластической деформации в мезообъемах структурно-неоднородных материалов // Физика прочности и пластичности материалов. Тезисы докладов XIV международной конференции 27-S0 июня 19D5 г. — Самара: Самарский государственный технич. ун-т, 1995. — С. 17-18.

6. Макаров П.В., Смолин И.Ю., Прокошшский И.П. Расчеты локализации пластической деформации в поликристаллнческих материалах // IV Международная конференция "CADAMT'95. Компьютерное конструирование перспективных материалов и технологий". Тезисы докладов. — Томск: Изд-во "Норма" Российского материаловедчесгсого центра, 1095. — С. 34-35.

7. Makarov P.V., Nikolaev А.Р., Smolin I.Y. Computer-aided design of high-strength AI-Li alloys // Advanced Materials and Processes. Second Sino-Russia Symposium. — Xian: Shaanxi Science and Technology Press, 1995. — P. 691-695.

8. Makarov P.V., Smolin I.Y., Prokopinsky I.P. Modeling of plastic strain localization process for various materials with complex inner structure // Advanced Materials and Processes. Third Russian-Chinese Symposium. Kaluga, Russia, October 9-12, 1995. — Moscow: Intercontact Science, 1995. — P. 410.

9. Смолин И.Ю., Макаров П.В., Прокошшский И.П. Моделирогание локализованной пластической деформации в представительном мезооб-ьеке структурно-неоднородного материала // Математические модели и численные методы механики сплошных сред. Тезисы докладов международной конференции. — Новосибирск: Изд-оо СО РАН. 1986. - С. 466-468.