Электронный научный журнал
 
Diagnostics, Resource and Mechanics 
         of materials and structures
ВыпускиО журналеАвторуРецензентуКонтактыНовостиРегистрация

2017 Выпуск 6

2018 Выпуск 2
 
2018 Выпуск 1
 
2017 Выпуск 6
 
2017 Выпуск 5
 
2017 Выпуск 4
 
2017 Выпуск 3
 
2017 Выпуск 2
 
2017 Выпуск 1
 
2016 Выпуск 6
 
2016 Выпуск 5
 
2016 Выпуск 4
 
2016 Выпуск 3
 
2016 Выпуск 2
 
2016 Выпуск 1
 
2015 Выпуск 6
 
2015 Выпуск 5
 
2015 Выпуск 4
 
2015 Выпуск 3
 
2015 Выпуск 2
 
2015 Выпуск 1

 

 

 

 

 

S. V. Smirnov, A. V. Konovalov, M. V. Myasnikova, Yu. V. Khalevitsky, A. S. Smirnov, A. S. Igumnov

A COMPUTATIONAL MODEL OF V95/SiCp (7075/ SiCp) ALUMINUM MATRIX COMPOSITE APPLIED TO STRESS-STRAIN STATE SIMULATION UNDER TENSILE, COMPRESSIVE AND SHEAR LOADING CONDITIONS

Adhering to the structural-phenomenological approach, we develop a computational model of aluminum matrix composite deformation. The model allows us to simulate the stress-strain state parameters of the composite at the microscopic and macroscopic scales and in different loading scenarios. The composite is produced by sintering, and it has a cellular internal structure. The SiC reinforcing particles are grouped around sintered aluminum alloy pellets, forming a stratum. It has been experimentally established that, during the hot deformation process, the stratum undergoes structural changes. The changes influence the effective mechanical properties of the stratum. In order to account for these changes, we use the rule of mixtures, assuming the plastic flow properties of the stratum to be distributed proportionally to the volume fraction of its constituents. The model is used to simulate stress-strain state evolution at the microscopic and macroscopic scales in three loading scenarios – tension, compression and shear. We construct equivalent (von Mises) strain and average normal stress distribution fields in the finite-element nodes of the finite element mesh of a randomly selected microvolume and show that the local plastic deformation regions emerge in the composite structure. The presence of tensile stresses is also noted, which are the most adverse in terms of internal fracture probability.

This work was partly supported by the Russian Scientific Foundation (project 14-19-01358) in the part of V95/SiC MMC numerical model developement

Keywords: metal matrix composite, microstructure, simulation, stress-strain state

С. В. Смирнов , А. В. Коновалов , М. В. Мясникова , Ю. В. Халевицкий , А. С. Смирнов , А. С. Игумнов

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ АЛЮМОМАТРИЧНОГО КОМПОЗИТА В95/SiC И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ, СЖАТИИ И СДВИГЕ

С позиций структурно-феноменологического подхода разработана вычислительная модель деформации алюминиевого металломатричного композита, позволяющая осуществлять расчет параметров напряженно-деформированного состояния композита на макро- и микромасштабных уровнях для разных схем нагружения. Композит изготовлен по технологии спекания и имеет ячеистую микроструктуру, при которой частицы SiC, сосредоточенные по границам спеченных матричных гранул из алюминиевого сплава В95, образуют прослойку. В условиях горячей деформации в прослойке происходят структурные изменения, приводящие к изменению ее эффективных свойств. Чтобы учесть этот факт, эффективные свойства прослойки для условий пластического течения определяли по правилу смеси в зависимости от объемного содержания матрицы и наполнителя в материале композита. С использованием разработанной модели осуществлено моделирование напряженно-деформированного состояния композита на макро- и микромасштабных уровнях для трех случаев нагружения: растяжение, сжатие, сдвиг. Построены поля распределения эквивалентной деформации и среднего нормального напряжения в узлах конечно-элементной сетки случайно выбранного фрагмента микроструктуры композита. Выявлено формирование зон локальной пластической деформации и концентрации растягивающих напряжений, которые наиболее неблагоприятны с точки зрения вероятности внутреннего разрушения.

Благодарности: Работа выполнена при частичной поддержке гранта РНФ № 14-19-01358 в части разработки вычислительной модели ММК В95/SiC

Ключевые слова: металломатричный композит, микроструктура, вычислительная модель, конечно-элементное моделирование, напряженно-деформированное состояние

PDF        

 

импакт-фактор

 

МРДМК 2018 title=
МРДМК 2018

ЦКП Пластометрия
НЭБ РИНЦ
Google Scholar


РНБ

Учредитель:  Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук
Главный редактор:  Э.C. Горкунов
При цитировании ссылка на Электронный научно-технический журнал "Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures" обязательна. Воспроизведение материалов в электронных или иных изданиях без письменного разрешения редакции запрещено. Опубликованные в журнале материалы могут использоваться только в некоммерческих целях.
Контакты  
 
Главная E-mail 0+
 

ISSN 2410-9908 Регистрация СМИ в Роскомнадзоре Эл № ФС77-57355 от 24 марта 2014 г. © ИМАШ УрО РАН 2014-2018, www.imach.uran.ru