Зиновьева О.С.1,2, Романова В.А.1

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ С УЧЕТОМ ТРЕХМЕРНОЙ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ

1Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия 1Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, [email protected]

Данная работа посвящена моделированию поведения трехмерных образцов поликристаллической стали в основном состоянии и с модифицированным поверх- ностным слоем в условиях одноосного растяжения. В работе [1] был эксперимен- тально изучен деформационный рельеф в виде складок различного масштаба и ориентации, формирующийся на поверхности высокопрочной стали ЭК-181 при растяжении. Для исследования процессов эволюции мезоскопического рельефа был проведен численный эксперимент на поликристаллических структурах, соот- ветствующих стали ЭК-181 по механическим характеристикам. Модельные поли- кристаллы сгенерированы методом пошагового заполнения, основанном на запол- нении дискретного пространства структурными элементами по заданным законам. Модель механического поведения стали учитывала различную ориентацию зерен через разброс упругих и пластических характеристик в пределах 5% относительно среднего значения. Функция деформационного упрочнения была построена путем аппроксимации экспериментальных данных для стали ЭК-181 [1]. В случае образца с модифицированным поверхностным слоем задано линейное изменение механи- ческих характеристик в пределах 10 ячеек от максимальных на поверхности до со- ответствующих основному материалу. Трехмерные расчеты проводились методом конечных разностей.

На рис. 1 приведены картины деформационного рельефа на поверхности по- ликристаллов. Поверхностные спиралевидные складки возникают на ранней ста- дии пластического течения, что согласуется с экспериментальными данными. Про- анализировано влияние упрочненного слоя на эволюцию напряженно- деформированного состояния на поверхности и в объеме поликристаллов. Прове- дено сравнение деформационных картин в образцах с необработанной поверхно- стью и с модифицированным поверхностным слоем.

Рис. 1. Деформационный рельеф поликристаллов в основном состоянии (а), с модифици- рованным поверхностным слоем (б); e = 2.4%, стрелками указано направления растяже- ния

Работа выполнена в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований №10-08-00084-а.

1. Формирование мезоскопических складчатых структур на поверхности поликристаллов стали ЭК-181 в условиях одноосного растяжения / А.В. Панин [и др.] // Физическая ме- зомеханика. 2011. Т. 14. № 4. С. 57–67.

Дата добавления: 2017-01-14