Моделювання конструкційного матеріалу нового покоління механічно подібного до біологічних конструкційних матеріалів

Анотація

Розглянуто основні етапи моделювання конструкційного матеріалу (КМ). Аналіз схильності до концентрації напружень існуючих штучних і біологічних КМ дозволив сформулювати головну ознаку матеріалу, яка забезпечує йому максимальні міцність і опір руйнуванню: наявність в його представницькому об’ємі механізмів зсуву тільки в одному напрямку. В якості моделі КМ, механічно подібного біологічним КМ, вибрано пучок гексагонально упакованих волокон із заданою когезійною міцністю границь. Перетини волокон — майже правильні шестикутники. Розглянуто результати моделювання: технології отримання матеріалу пресуванням пучка волокон при їх пластичній деформації, пружних характеристик при ідеальному контакті на границях волокон як унормуючої характеристики для оцінки якості контактів в реальних матеріалах, коефіцієнтів інтенсивності напружень для типових тріщин, руйнування волокна і непружного зсуву на його границі з обох боків від тріщини в волокні. Моделювання виконували з використанням методу скінченних елементів.