Динамика деформирования и разрушения поликристаллического алюминия

Коллективом лаборатории механики структурно-неоднородных сред Института физики прочности и материаловедения СО РАН на основе физически обоснованной модели разработано релаксационное определяющее уравнение для многомерных течений и проведён численный анализ влияния микроструктуры, скорости деформации и стеснённых условий деформирования на характер локализации пластической деформации и разрушение поликристаллического алюминия.

Интенсивность напряжений на стадии предразрушения поликристалла алюминиевого сплава 6061-T6 (а), характер разрушения при низких 10 с-1 (б) и высоких скоростях растяжения поликристалла вдоль оси Х (в), а также скорость растрескивания в обычных (ОУ) и стесненных условиях (СУ) при низких (г), средних (д) и высоких скоростях нагружения поликристалла (е)

Показано, что учёт поликристаллической структуры приводит к формированию очагов локализации пластической деформации на ранних стадиях нагружения, когда однородный образец находится еще на стадии упругого деформирования. В то же время, при развитом пластическом течении, когда весь однородный образец уже испытывает значительные пластические деформации, в поликристалле все еще наблюдаются локальные области упругой деформации. При низких скоростях деформации возникает одиночная трещина, которая распространяется в плоскости, перпендикулярной оси растяжения. При высоких скоростях деформации реализуется множественное растрескивание.

Установлено, что стеснённые условия деформирования играют отрицательную роль при низких скоростях нагружения, ускоряя процесс разрушения поликристалла. При средних скоростях нагружения существует диапазон деформаций, при котором возможно снижение скорости распространения трещин в стесненных областях нагруженного материала. При высоких скоростях нагружения, стеснённые условия играют отрицательную роль на начальных этапах разрушения, но могут приводить к замедлению растрескивания в областях интенсивного деформирования материала, повышая вязкость разрушения поликристалла.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0002, и опубликована в журнале Physical Mesomechanics.

Источник: ИФПМ СО РАН.