ЕФЕКТИВНІ ПЛАСТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОРИСТИХ МАТЕРІАЛІВ ЗІ СТРУКТУРОЮ ІНВЕРСНОГО ОПАЛУ 

Анотація

Дослідження зосереджено на теоретичній оцінці механічних властивостей пористих матеріалів зі структурою інверсного опалу, що є важливим для їхнього застосування в різноманітних технологічних сферах. Об´єктом дослідження є пористий матеріал на основі нікелю, отриманий за допомогою багатокрокового процесу, що включає самоскладання сфер полістиролу, спікання, електролітичне осадження та подальше видалення полістиролу для досягнення бажаної структури. Предметом дослідження є процес переходу від пружної до незворотної деформації. Метою цього дослідження є застосування методу скінченних елементів в моделюванні цього перехідного процесу для розкриття зв´язку між структурними характеристиками матеріалів, такими як пористість та товщина покриття, та їхніми механічними властивостями. Побудова поверхні текучості здійснювалась шляхом обчислювального моделювання на представницькій комірці, за яким знаходилась низка точок в (p,τ)-площині для двох випадків опалової структури — високопористої без покриття і для структури із додатковим шаром матеріалу твердої фази. Одним із результатів роботи є апроксимація поверхні текучості феноменологічною моделлю крихкої піни Дешпанда–Флека, що імплементована в пакетах скінченно-елементного моделювання. Висновки дослідження показують, що ефективні пластичні властивості матеріалів зі структурою інверсного опалу суттєво залежать від їх рівня пористості та наявності додаткових покриттів. Отримана крива текучості для пористості 0,9 близька до асоційованого закону пластичної течії, що дозволяє проводити оцінку поведінки матеріалу при навантаженні, базуючись на результатах стану одновісного напруження. Проте для структури з середньою пористістю і додатковим шаром покриття поверхня стає суттєво неасоційованою, розбіжність сягає майже 30%. Застосування моделі Дешпанда–Флека для крихкої піни при наближенні отриманих чисельних даних із дослідження демонструє доречність моделі в описі пластичної поведінки цієї структури лише за високих значень пористості.