Введение к работе
Актуальность. Развитие и совершенствование представлений о процессах пластической деформации и разрушения твердых тел в наибольшей мере связано с успехами в изучении свойств дислокаций. В то яе время, по мере накопления фактических данных о поведении единичных дислокаций становились' все более очевидными трудности в создании теории макроскопических механических свойств материалов. На сегодняшний день теория дислокаций не. привела к создании инженерной теории лрочносги и пластичности, причины этого неоднократно рассматривались и не в последнюю очередь обусловлены не-возмогностъэ простого '"суммирования" свойств элементарных носи-.-теле! деформации - дислокаций для описания поведения крупного конгломерата. Этим объясняется поиск новых концепций и подходов в физике пластичности, среди которых в последнее время преобладает анализ поведения ансамблей дефектов и тех кооперативных эффектов,' которые характерны для них.
На протяжение последних десяти лег такие подходы успешно развивались з работах Панина В.Е. (структурные уровни пластической деформации), Козлова Э.В. (эволщия дефектной структуры и стадийность пластической деформации), Владимирова В.И. (ротационная неустойчивость пластической деформации) и многих других представителей отечественной шкоды. Пока эти концепции не могут еще претендовать на универсальную роль в описа,кии пластического формоизменения. Причиной тому служит, вероятно, недостаточная развитость экспериментальных и методических подходов к деформации как коллективному эффекту: значительный опыт, накопленный за десятилетия в физике пластичности, связан, в основном, с изучением поведения индивидуальных дислокаций.
Поэтому применительно к физике пластичности сегодня возник глубокий интерес экспериментаторов к кооперативным процессам в деформируемом материале, но ощущается неполнота представлений о возможных видах самЪорганпзапии. Перспективы здесь могут быть связаны с применением нового метода анализа " м^іі-сі" полей пластической деформации - голографлчеокой интерферометрии, егд усовершенствованием с цельэ существенного повышения точности-и производительности, что может предоставить новые количественные данные о макроскопических эффектах, необходимые для развития теории пластической деформации.
Целью проведеннях исследований является уточнение количест- ' венных представленій о волновой природе пластической деформаций за счет принципиального повышения точности используемой экспериментальной аппаратуры, увеличения степени ее автоматизации и работки Блементов количественной модели, пригодной для описания наблюдаемых в экспериментах пространственной и временной периодичности процесса пластического течения.
Для этого в работе поставлены и решались следущие задачи:
-
Разработать и создать прецизионный высокопроизводительный программно-управляемый комплекс для спекя-фотографяи, который бы позволил перейти от в большей степени качественного описания полей деформации к их количественному анализу на протяжении всей-кривой деформация-нагружеаия. Подготовить пакет программных средств для работы с такого рода данными статистического и других видов анализа для выявления параметров пространственно-временной самоорганизации.
-
Используя такой комплекс, выяснить количественные и качественные закономерности самоорганизации пластической деформа- . ции на макроскопическом уровне. Рассмотреть условия возникновения пространственно-временных периодичноетей -в зависимости от структурных особенностей шгериала (моно- а поликристаллического состояния) на примере алюминия, для которого достаточно глубоко проработаны основные дислокационные модели пластического течения и деформационного упрочнения.
Научная новизна результатов. На основе применения спекл-ин-терферомэтрического метода регистрации полей дисгореии в работе впервые получены' достоверные количественные характеристики про- странственно-временной периодичности пластического течения и проанализировано их поведение при изменении условий и режимов деформирования. Предложена и проанализирована физическая модель возникновения периодических распределений компонент деформации. Выявлены необходимые условия существования пространственно-временных периодических структур, предложены модели возникновения периодичности и развития жидкометаллической хрупкооти алюминия. Обоснована возможность раннего обнаружения зон предразрушения в нагруженных объектах.
Практическая ценность. Результаты работы были использованы б И'іПМ СО РАН при создании волновой теории распространения пластической деформации и разрушения твердых тел, а также при оформлении международной российско-японской патентной заявки на авто-
матззкрованный комплекс "АЖЕС". Программы и техническая реализация метода двухэкспсзиционной спекл-интерферсмегрии, выполненные в работе, могут быть использованы в исследовательской практике экспериментальных лабораторий, научно-технических учреждений и в производстве в целях диагностики разрушения. На защиту выносятся следующие положения:
-
Конструкция и программное обеспечение автоматизированного комплекса для анализа спеклсграмм, получаемых при исследовании пластической деформации.
-
Совокупность экспериментальных данных о полях деформации при растяжении ноно- и поликристаллов алюминия.
-
Модель Бозникновешія временной и пространственной периодичности пластической деформации на основе микроскопических релаксационных актов в деформируемом материале.
Апробация результатов. Результаты работы были доложены на "5 Всесоюзных и региональных конференциях, семинарах и симпозиумах: Всесоюзный семинар "Поверхности раздела, структурные дефекты я свойства металлов" - Череповец, 1988; II Всесоюзный симпозиум по перспективным мегаллич. материалам. - Москва, 1931; I Всесоюзная конф. "Оптические метода исследования потоков". -Новосибирск, 1991; к.-г. конференция ''Интеркрисгаллигяая хрупкость сталей и сплавов". - Ижевск, 1989; Всесоюзный семинар "Пластическая деформация в условиях внешних энергетических воздействий". - Новокузнецк, IS88.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заклгочешш и списка литературы, диссертация содержит 118 стр., 43 рисунка, I таблицу. Список цитируемой литературы содержит 108 наименований.