Введение
Раздел I. Структурные напряжения в поликристаллических материалах 26
Глава 1. Физико-механические свойства поликристаллических материалов с микронапряжениями 28
1.1. Самоорганизация и многоуровневый (микро-, мезо-, макромасштабный) характер эволюции деформационных структур 28
1.2. Физико-механические свойства некубических поликристаллов при нестационарных термо- и баромеханических воздействиях. 32
1.2.1. Микроструктурные напряжения температурного происхождения : 32
1.3. Баромеханические неориентированные микронапряжения 38
1.4. Особенности механического поведения некубических поликристаллов при нестационарных температурных
и баромеханических воздействиях 43
1.5. Повреждаемость материала. Термоциклическая и бароциклическая усталость второго рода 49
Примечание 51
Глава 2. Анализ подходов теоретического описания неупругой деформации материалов 52
2.1. Инженерные варианты теорий ползучести при постоянных температурах 53
2.2. Ползучесть при изменяющейся температуре. Гипотеза трансформированного времени 56
2.3. Ползучесть в условиях сложного напряженного состояния 59
2.4. Статистические теории деформации 62
Глава 3. Структурно-аналитическая теория деформации и разрушения поликристаллов с микронапряжениями 66
3.1. Основные гипотезы 66
3.2. Эффективные напряжения 68
3.3. Концепция структурных уровней в моделях пластичности кристаллов 69
3.3.1. Локальные инварианты микроуровня 70
3.3.2. Макроскопический уровень рассмотрения. Ориентационное и статистическое усреднение 71
3.4. Концепция структурных уровней в моделях повреждаемости и разрушения 72
3.5. Микроструктурный уровень. Локальные критерии зарождения микротрещин. Параметры микроповреждаемости 73
3.6. Промежуточный структурный уровень. Параметры макроповреждаемости. Перенормировка напряжений 75
3.7. Макроскопический уровень разрушения. Разрушение тела на части 76
3.8. Граф связности процессов деформации и разрушения в модели среды с микронапряжениями 76
Глава 4. Аналитическое исследование деформационных эффектов при нестационарном температурном и баромеханическом нагружении 80
4.1. Методика расчета термоактивированной деформации 80
4.1.1. Расчет термоактивируемой составляющей деформации при температурном воздействии 80
4.1.2. Расчет термоактивированной деформации при нестационарном баромеханическом воздействии 81
4.2. Методика расчета пластической атермической деформации при нестационарном механическом и температурном воздействии .82
4.2.1. Расчет мйкродеформаций при ступенчатом нагружении 82
4.2.2. Анализ деформационного поведения при фиксированной нагрузке и постоянной температуре 83
4.2.3. Расчет микродеформаций на этапе увеличения температуры .83
4.2.4. Анализ деформационных свойств материала при его изотермической выдержке после термоударного нагрева 85
4.2.5. Расчет микродеформаций на этапе охлаждения 86
4.2.6. Расчет макроскопической деформации 88
4.2.7. Расчет неизотермической деформации для случая больших тепловых микронапряжений 89
4.3. Аналитическое исследование эффектов температурного и баромеханического формоизменения, обусловленных термоактивированным механизмом деформации 92
4.3.1. Физические представления о механизмах формирования температурного последействия и формоизменения 92
4.3.2. Описание явлений температурного последействия и теплового формоизменения 93
4.3.3. Аналитическое соотношение для расчета баромеханического последействия и бароциклического формоизменения 95
4.4. Аналитическое исследование эффектов температурного и баромеханического формоизменения при атермическом механизме деформации 96
4.4.1. Анализ атермической деформации при нестационарном температурном воздействии 97
4.4.2. Расчет необратимого формоизменения при бароциклическом воздействии 99
4.5. Методика верификации параметров структурно-аналитической модели 101
4.6. К методике расчета макроскопических деформаций при сложном напряженном состоянии 105
4.7. Аналитическое исследование ползучести, обусловленной возвратом при атермическом механизме деформации 107
4.8. Расчет термоактивированной р-ползучести при наличии ориентированных микронапряжений 108
4.9. Расчет термоактивированной Р-ползучести при плоском напряженном состоянии в условиях инициирования неориентированных микронапряжений 110
4.10. Аналитические соотношения для расчета Р-ползучести при плоском напряженном состоянии в условиях одновременного инициирования ориентированных и неориентированных микронапряжений 111
4.11. Аналитический расчет термоциклической усталости второго рода поликристаллов с некубической решеткой 112
4.12. Аналитические соотношения для решения связной задачи термоциклической ползучести и термической усталости второго рода 115
Раздел II Методология построения уравнений мезомеханики многоуровневых сред с микронапряжениями 118
Глава 5. Структурно-аналитическая концепция физической мезомеханики 120
5.1. Общая характеристика проблемы 120
5.2. Принципы построения теории 123
5.3. Метод эффективного поля 129
5.4 Локальные базисы процессов в многоуровневых средах 131
5.5 Сценарий иерархии масштабов пластической деформации и разрушения 135
Глава 6. Микромасштабный уровень 140
6.1 Методика расчета неориентированных микронапряжений 141
6.1.1. Эволюционное уравнение неориентированных микронапряжений 141
6.1.2. Микронапряжения, инициируемые температурным воздействием 143
6.1.3. Микронапряжения, инициируемые вариацией механического поля напряжений 144
6.1.4. Микронапряжения, обусловленные локализацией
пластической деформации 146
6.1.5. Микронапряжения, обусловленные анизотропией магнито- и электрострикционных деформаций 146
6.1.6. Учет статистических свойств 147
6.1.7. Микронапряжения, обусловленные структурной неоднородностью коэффициентов теплопроводности и температурного поля 148
6.2. Расчет неориентированных микронапряжений методами наследственной механики 149
6.3. Формулы для расчета компонент тензора температурных микронапряжений при циклическом термоударном воздействии 153
6.4. Формулы для расчета компонент тензора баромеханических напряжений при периодическом скачкообразном изменении давления 156
6.5. Методика расчета межфазных структурных напряжений, возникающих на фронте обратимых мартенситных превращений.. 156
6.5.1. Межфазные структурные напряжения 157
6.5.2. Межфазные напряжения аккомодационной природы 160
6.6. Построение локальных инвариантов для микродеформаций 161
6.6.1. Упругие и тепловые деформации 162
6.6.2. Сдвиговые деформации 162
6.6.3. Термоактивированная деформация 163
6.6.4. Атермическая деформация 163
6.6.4.1. Модель анизотропного упрочнения 168
6.6.4.2. Модель упрочнения, обусловленная самоорганизацией ориентированных дислокационных зарядов 170
6.6.4.3. Модель латентного упрочнения 173
6.7. Методика построения уравнений повреждаемости на микроуровне 175
6.7.1. Локальные базисы разрушения 176
6.7.2. Зарождение и развитие микротрещин 177
6.7.3. Векторные и тензорные параметры повреждений 180
Глава 7. Мезомасштабный уровень 182
7.1. Гидродинамический характер деформации на мезоструктурном уровне мезо-1 182
7.2. Гидродинамическое пространство конфигурационных переменных и гидродинамическая шкала времени 186
7.3. Локальные инварианты процессов деформации и повреждения материала на мезоструктурном уровне мезо-1 188
7.4. Стохастические свойства процессов деформации и разрушения на структурном уровне мезо-2 190
7.5. Локальные инварианты процессов деформации и повреждения материала на мезоструктурном уровне мезо-2 196
7.5.1. Построение локальных инвариантов дисторсии неупругой деформации на мезо-2 197
7.5.2. Напряжения течения TQ И TS мезоструктурного уровня мезо-2 200
7.5.3. Ориентированные напряжения, возникающие на структурных концентраторах, инициируемых ансамблем мезополос деформации 206
7.5.4. Ориентированные напряжения, возникающие на структурных концентраторах, инициируемых ансамблем мезотрещин 209
7.5.5. Вектор повреждаемости материала на структурном уровне мезо:2 210
Глава 8. Макромасштабный уровень 212
8.1. Физические аспекты процессов деформации и разрушения на макроструктурном уровне макро-1 212
8.2. Методика получения определяющих соотношений процессов деформации и повреждения материалов на макроструктурном уровне макро-1 219
8.3. Критерий разрушения на макромасштабном уровне макро-1 223
8.4. Постановка краевой задачи механики деформации. Масштабный уровень макро-2... 226
8.5. К проблеме моделирования многоуровневой системы структурных напряжений 227
Раздел III Экспериментальное и теоретическое исследование механических свойств поликристаллических материалов при сложном нагружении 231
Глава 9. Особенности механических свойств конструкционных материалов при сложных режимах нагружения 232
9.1. Методики экспериментальных исследований 233
9.2. Экспериментальное исследование деформационных эффектов стали Ст.З при нестационарных режимах нагружения 235
9.2.1. Режим активного нагружения с постоянной скоростью деформации 236
9.2.2. Режим нагружения, содержащий кратковременную выдержку образца, нагруженного постоянной силой 240
9.2.3 Двухзвенные траектории нагружения с ортогональным изломом 245
9.3. Исследование механических свойств пористой конструкционной нитрид кремниевой керамики при сложном нагружении 253
9.3.1. Ползучесть пористой нитрид кремниевой керамики при сложных режимах термоциклирования 254
9.3.2. Особенности разрушения нитридкремниевой керамики при пропорциональных траекториях нагружения в пространстве напряжений 258
Глава 10. Теоретические и экспериментальные исследования механических свойств материалов при нестационарных режимах нагружения 270
10.1. Исследование влияния режимов нагружения в макроупругой области на предел пропорциональности 271
10.1.1. Влияние скорости нагружения на предел пропорциональности 272
10.1.2. Задержка и предел ползучести 274
10.1.3. Зависимость предела пропорциональности от уровня и скорости предварительного нагружения в макроупругой области 275
10.1.4. Влияние кратковременных выдержек материала под нагрузкой в макроупругой области на его механические свойства 278
10.2. Исследование деформационных эффектов при малых упруго-пластических деформациях 279
10.2.1. Аналитические соотношения между напряжением, временем и пластической деформацией при чистом растяжении 279
10.2.2. Кратковременная ползучесть при постоянном напряжении 282
10.2.3. Ползучесть при ступенчатом изменении нагрузки 284
10.2.4. Диаграмма деформации при нагружении с промежуточной выдержкой материала под нагрузкой 287
10.2.5. Эффект "замораживания" пластических сдвигов 288
10.2.6. Методика верификации параметров модели 290
10.3. Исследование влияния вида напряженного состояния и истории нагружения на деформационные свойства поликристаллических материалов 293
10.3.1. Расчет направления и плотности ориентированных структурных дефектов при сложном нагружении 293
10.3.2. Расчет компонент тензора пластической деформации на мак-ромасштабном уровне 296
10.3.3. Аналитическое исследование влияния режимов нагружения на диаграммы деформации в случае ортогонального излома траектории нагружения 298
10.3.4. Влияние истории нагружения и вида напряженного состояния на ползучесть алюминиевого сплава 2618 — Т61...301
Глава 11. Исследование механических свойств поликристаллических материалов при сложных траекториях нагружения в пространстве напряжений 303
11.1. Многоуровневый анализ диаграмм деформации при активном нагружении одноосным растяжением 304
11.1.1. Аналитическое исследование на основе модели сдвига со стесненным материальным поворотом с учетом латентного упрочнения на микромасштабном уровне 304
11.1.2. Аналитическое исследование влияния процессов эволюции структуры различных масштабных уровней на формирование макроскопической деформации . 310
11.2. Перекрестный эффект деформации при сложных траекториях изотермического нагружения 316
11.2.1. Экспериментальные исследования "перекрестного" эффекта деформации 316
11.2.2. Теоретическое исследование эффекта перекрестной деформации 318
11.3. Исследование эволюции контура пластичности 324
11.4. Влияние истории нагружения в пространстве напряжений на деформационную анизотропию поликристаллических материалов 331
11.5. Исследование механического поведения поликристаллов при циклическом нагружении по сложным траекториям в пространстве напряжений 337
11.6. Краевые задачи механики 345
Глава 12. Деформационные и прочностные свойства материалов с некубической кристаллической решеткой при циклических температурных и баромеханических воздействиях 350
12.1. Результаты аналитического описания и сравнения с экспериментом явлений температурного последействия, формоизменения и термоциклической ползучести... 351
12.2. Термоциклическая ползучесть тонкостенных цилиндрических образцов из пористой нитрид кремниевой керамики 361
12.3. Баромеханическое последействие, бароциклическое формоизменение и бароциклическая ползучесть 364
12.4. Ползучесть при нестационарном температурном воздействии в условиях сложного напряженного состояния 365
Основные результаты и выводы 369
Библиографический список
