Введение к работе
Актуальность проблемы.
Развитие экспериментальной физики твердого тела, материаловедения и металлургии, появление материалов с принципиальна новыми свойствами, таких как материалы с эффектом памяти формы (эпф) , широкая возможность их использования в различных отраслях техники, медицины и т.д. - атк и другие причины до-ласт исследования в областях ыартенситных превращений актуальной проблемой.
Одним из важных вопросов является прогнозирование поведения материалов в реальных, особенно в слолных условиях эксплуатации при нетривиальных способах воздействия, поскольку способ деформирования существенно влияет на характер, например, аффекта памяти формы. Произвести полномасштабные испытания материалов зачастую бывает затруднительно. Поэтому возникает необходимость в теоретическом исследовании и надежном прогнозе свойств данных материалов. Используемый подход должен основываться на основных достижениях и конструктивных идеях как современной физики, так и современной механики деформируемого твердого тела.
Целью реферируемой диссертации является выбор аналитической модели, обеспечивающей надежное прогнозирование основной совокупности функционально-механических свойств для поликристаллов с мартенситным каналом неупругости, теоретический анализ основных характеристик и сопоставление расчетных и экспериментальных данных, а также прогнозирование механичео-кого поведения данных материалов в условиях сложного термомеханического воздействия.
Научная новизна гаключается в том, что о позиции структурно-аналитической теории осуществлен теоретический анализ закономерностей явлений псевдоупругости и реверсивной памяти формы с учетом структурной неоднородности материала, особенностей развития фазовой деформации при програмном изменении напряжения, в рамках структурно-аналитической теории предложен подход, с помощью которого учитываются аффекты взаимовлияния областей поликристалла с различной ориентацией на кинетику мартенситного превращения, проведен систематический анализ характера формовосстановления материалов с памятью формы
- 4 -после сложного нагруженил при различных температурных условиях и уровнях напряжений.
Основные результаты,которые выносятся автором на защиту:
-
Результаты теоретического анализа зависимости явлений пластичности превращения и памяти формы от уровня приложенного напряжения, характеристик мартенситных реакций (структуры матрицы дисторсии и угла наклона гистерезисной фигуры); псевдоупругости от уровня напряжений и температурных условий; закономерностей явления реверсивной памяти формы.
-
Данные расчета свойств материалов с мартенситным механизмом неупругости при знакопеременном нагружении и сопоставление их о экспериментально установленными фактами.
-
Результаты исследования влияния структурных неоднород-ностей на явления псевдоупругости и реверсивного формоизменения; теоретического анализа свойст сплавов о эпф при учете взаимовлияния локальных объемов поликристалла.
-
Данные систематического анализа и прогнозирования эффектов памяти формы и пластичности превращения в случае сложного нагруженил при различных температурных и силовых условиях и разнообразных траекториях нагруженил. Закономерности влияния ширины температурного гистерезиса и фазового состава материала на проявляемые объектом свойства.
Структура и объеь: диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложения; содержит 10О страниц машинописного текста, 1Б4 рисунка. Список литературы включает 102 наименования. Общий объем работы составляет 1S7 страниц.
Практическое значение. Результаты работы могут быть использованы при анализе таких явлений, как память формы, пластичность превращения, псевдоупоугость, реверсивное формоизменение; при прогнозировании поведения материалов с мартенситным каналом неупругости в условиях сложных температурно-силовых воздействий.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на : Всесоюзном семинаре "Материалы с новыми функциоиымм свойствами" / Новгород-Боровичи, 19Э0г./, XXIY Всесояз. семинаре "Актуальные проблемы прочности" / Рубежное, 1990.г/, XXY Всесдаз. семинаре "Актуальные проблемы прочности" /г.Ст. Русса , 1991г./, XXYII Межреспуб. семинаре "Актуальные проблемы
прочности" / г.Ухта, 1992г./, XXYII Межреспубл. семинаре "Актуальные проблемы прочности", / г.Псков, 1993г./; Всесоюзной конференции по мартенситным превращениям / г.Косов,1991г./; XIII Международной конференции по физике прочности и пластичности металлов и сплавов /Самара, 1992г./.
Публикации. Основные результаты опубликованы в 12 научных работах.
Обоснование структуры работы. Во введении обосновывается актуальность работы, определяется ее цель. Первая глава носит обзорный характер. В ней дан краткий обзор литературы, касающейся мартенситных превращений, физико-механических свойств материалов с эффектом памяти формы, а также приведены основные положения структурно-аналитической теории. Во второй главе обосновывается выбор аналитической модели, формулируются основные определяющие соотношения, излагается методология вычислительных экспериментов. В третьей главе проанализированы свойства вышеназванных материалов при одноосном силовом воздействии. Представлены зависимости явлений пластичности превращения и памяти формы от уровня приложенного напряжения, 'структуры матрицы дисторсии, угла наклона гистереаисной фигуры; псевдоупругих свойств от уровня напряжений и температурных условий; теоретический анализ реверсивной памяти формы, рассчитаны свойства материалов о мартенситныы механизмом неупругости при знакопеременном нагружении и сделано сопоставление с экспериментальными данными. Исследовано влияние структурных неоднородностей на явления псевдоупругости и реверсивного формоизменения. Осуществлен теоретический аналиа свойст сплавов с эпф при учете взаимовлияния областей поликристалла с различной ориентацией. В четвертой главе проведено систематическое изучение и прогнозирование свойств памяти формы и пластичности превращения в случае сложного нагружения при различных температурных и силовых условиях и разнообразных траекториях нагружения. Представлены закономерности влияния ширины температурного гистерезиса и фазового состава материала на проявляемые объектом свойства. В заключении дан перечень основных результатов работы. В приложении вынесены математические преобразования, касающиеся применения численных методов, представлен алгоритм вычислений. Таким образом , каждая последуюгадя глава логически вытекает на предыдущей и
- б -
продолжает ее, что к оправдывает целесообразность принятой структуры диссертации.