SCI Библиотека

Статья посвящена определению случайной составляющей величины погрешности измерений модуля упругости и предела прочности методом испытания на растяжения для образцов отвержденной эпоксидной смолы ЭД-20. Показано, что при измерении механических свойств полимеризовавшейся эпоксидной смолы необходимо учитывать, что дефекты и неоднородность материала оказывают существенно большее влияние на предел прочности, чем на модуль Юнга. На основе полученных данных проведены сравнения значений упругих модулей, получаемых на основе механических измерений и расчетов на основе экспериментальных измерений продольной и поперечной скорости ультразвука в образцах. Значения упругих модулей, определенных методом растяжения-сжатия, в 2-4 раза меньше, чем по расчетам на основе измерений скорости звука в материале образцов.

Extraction of required information from atomic configurations is crucial for efficient use of molecular dynamics (MD) simulations, and automating this process allows the collection of statistical data to develop and validate physical models and data-driven approaches. Here we update the previously developed pore searching algorithm to automatically detect the events of void nucleation, collapse and coalescence by comparing pairs of atomic configurations. We calculate an intersection matrix, which shows common regions between voids of current and previous time frames, and analysis of this intersection matrix gives a numerical criterion for determination of the considered events. The updated algorithm is verified in the case of small MD system and further used to analyze a large MD system with many hundreds of voids. The predominance of void collapse is confirmed in the case of uniform triaxial tension of solid aluminum, while void coalescence instead of collapse is detected in the case of a more complex loading with axial compression and lateral tension. This dependence of the predominant mechanism on the loading path correlates with previous finite element analysis in the literature. Another interesting finding is a continuing nucleation and collapse of voids far beyond the fracture beginning at a level of negative pressure much lower than the spall strength, which can be attributed to a developed defect structure of material produced by plastic growth of voids.

В статье исследуется бесконтактная регистрация сигналов акустической эмиссии (АЭ) при растяжении полимерных композитов на основе эпоксидной смолы ЭД-20, армированных стекловолокном. Использовался акустический микрофон для записи сигналов, возникающих при разрушении образцов с разным содержанием пластификатора (0-50% ДЭГ). Результаты показали, что добавление ДЭГ снижает количество трещин в матрице, а спектральный анализ сигналов АЭ выявил корреляцию между частотными характеристиками и типами дефектов. Метод показал свою эффективность для неразрушающего контроля полимерных композиционных материалов.

A simple method is proposed to estimate the dynamic yield stress of materials using modified Taylor tests for high-velocity impact of profiled cylinders with a reduced diameter of the head part. Assuming the uniformity of deformations and stresses in the head part, formulas are derived for estimating the yield stress and strain rate from the change in the length of the reduced head part, as well as the mass of the sample and the impact velocity. This estimation is verified by comparison with the results of numerical calculations by the SPH method based on the dislocation plasticity model parameterized for cold-rolled oxygen-free copper. It is shown that the stopping time of the sample and the strain rate are reproduced with good accuracy, and the shear strength estimate gives an error that increases with the impact velocity. At velocities that do not lead to deformation of a wide part of the sample (up to 90 m/s in the case under consideration), the error increases linearly up to 30%, which can be taken into account by a correction factor. The proposed estimate, taking into account the correction factor, was applied to analyze the results of previous experiments; the obtained values correspond to the literature data on the rate dependence of the shear strength.

Впервые в просвечивающем электронном микроскопе при нагреве и охлаждении продемонстрирован обратимый эффект памяти формы в композитных аморфнокристаллических образцах Ti2NiCu при одновременном наблюдении эволюции структуры мартенситных двойников и изменения формы. Исследования проведены на очень тонких образцах клиновидной формы с переменной толщиной от 200 до 20 нм, изготовленных в виде композитного биметаллического наноактюатора c использованием оригинальной методики локального травления и полировки на установке с фокусируемым ионным пучком.

Исследуется задача равновесия пластины под действием внешних сил. Предполагается, что пластина содержит плоское жёсткое включение. Вдоль части жёсткого включения расположена сквозная трещина. На трещине задаются нелинейные краевые условия типа неравенств, которые описывают взаимное непроникание берегов трещины. Задача ставится в виде вариационного неравенства. В предположении достаточной гладкости решения предложена дифференциальная постановка задачи. Обоснована эквивалентность двух постановок: дифференциальной и вариационной. Также рассмотрена контактная задача для упругой пластины с плоским жёстким включением. Приведены дифференциальная и вариационная формулировки задачи, доказаны существование и единственность решения задачи.

Исследование направлено на разработку макроскопической континуальной модели динамической деформации пористых металлов на основе применения искусственных нейронных сетей. Для обучения ИНС используются наборы данных, полученные моделированием сжатия представительных объёмов пористой среды методом гидродинамики сглаженных частиц на основе ранее параметризованной для меди модели дислокационной пластичности. Такое моделирование применяется как для набора обучающих данных, так и для исследования физики деформации пористой меди с порами микрометрового и миллиметрового масштаба.

Цели. Цель работы – создание модели, которая позволяет с помощью математического моделирования исследовать процесс горячего изостатического прессования (ГИП) длинных труб из порошковых материалов. Напряженно-деформируемое состояние исследуется вдали от верхней и нижней границ капсулы в цилиндрической системе координат, поэтому осевая скорость деформации в каждый момент процесса предполагается постоянной по объему.

Методы. Используются методы математического моделирования. Порошковый материал моделируется как пластически сжимаемая сплошная среда. Для описания его механических свойств в процессе деформации используется модель Грина. Для анализа механического поведения материала капсулы применяется модель идеальной пластичности при условии несжимаемости. Температурное поле предполагается постоянным по объему и по времени в течение всего процесса.

Результаты. Поскольку, как правило, толщина стенок труб существенно меньше их радиуса, то в процессе исследования принималась гипотеза о постоянстве относительной плотности порошкового материала по объему в каждый момент процесса. Принятая гипотеза позволила свести задачу определения скоростей деформаций на каждом шаге процесса к решению некоторой системы двух уравнений с двумя неизвестными. По известным скоростям деформации определяются скорости перемещений, что позволяет получить конечные размеры трубы (при относительной плотности порошкового материала равной единице). Анализируются усадки всех размеров трубы (вертикального, внутреннего радиуса, наружного радиуса), как функции относительной плотности.

Выводы. Предложенная модель описания процесса ГИП длинных труб из порошковых материалов позволяет учитывать все особенности данного процесса в зависимости от параметров системы. Показана возможность использования трубчатых образцов для определения функций, входящих в условие Грина.

Улучшение усталостных и прочностных характеристик конструкционных материалов включает в себя различные методы обработки поверхности. Одним из широко используемых подходов является лазерное ударное упрочнение (ЛУУ), обычно применяемое для обработки поверхностей металлических деталей и конструкций. В данном исследовании рассматривается возможность применения метода ЛУУ к неметаллическим композитным материалам, изготовленным с помощью моделирования методом наплавленного осаждения. В ходе исследования изучаются физические механизмы и фундаментальные принципы ЛУУ, а также его влияние на микроструктуру и механические свойства композитных изделий. Структура композитных образцов до и после ЛУУ была проанализирована с помощью рентгеновской компьютерной микротомографии. Были проведены испытания на растяжение образцов, об-работанных лазерным ударом, и сравнение различных защитных покрытий: алюминиевой фольги, ПВХ-ленты и золотого покрытия. Результаты показали, что механические свойства образцов после ЛУУ независимо от исследованных материалов защитного покрытия незначительно отличались друг от друга и от необработанных образцов.

В работе рассмотрен вариант определения механических характеристик – модулей упругости и коэффициентов Пуассона – строительных кирпичей при испытаниях промышленных образцов на четырехточечный изгиб и измерении деформаций волоконно-оптическими датчиками. Приводится пример определения упругих постоянных одной из ма-рок кирпича при растяжении и сжатии с анализом максимальных погрешностей определения модулей упругости и коэффициентов Пуассона, которые могут иметь место в рассматриваемом методе.