539.3 Моделирование упругопластических характеристик монокристаллических интерметаллидных сплавов на основе микроструктурного численного анализа

Димитриенко Ю. И. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Губарева Е. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Сборщиков С. В. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Базылева О. А. (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ), Луценко А. Н. (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ), Орешко Е. И. (ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ)

МИКРОСТРУКТУРА, ИНТЕРМЕТАЛЛИДЫ, МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЛАВЫ, ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, МЕТОД АСИМПТОТИЧЕСКОГО ОСРЕДНЕНИЯ, МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (МКЭ), ПЛАСТИЧНОСТЬ, ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ, ДИАГРАММЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ.


doi: 10.18698/2309-3684-2015-2-322


Предложена модель микроструктуры двухфазных монокристаллических интерметаллидных сплавов в виде периодической структуры гексагонального типа, а также математическая модель упругопластического деформирования монокристаллического сплава, основанная на методе асимптотической гомогенизации периодических структур. Для фаз используется деформационная теория пластично-сти при активном нагружении с учетом эффекта их повреждаемости. Для численных расчетов по разработанной модели использован жаропрочный моно-кристаллический сплав ВКНА-1В. Проведены конечно-элементные расчеты микромеханических процессов деформирования и разрушения монокристаллического сплава ВКНА-1В. Установлено, что при растяжении максимальные значения параметра повреждаемости фаз, определяющего зону начала микроразрушения сплава, достигаются в зонах, прилегающих к поверхностям раздела фаз и в местах максимального искривления геометрической формы фаз. Проведены расчеты диаграмм деформирования жаропрочных сплавов в области пластичности, которые показали достаточно хорошее совпадение с экспериментальными данными.


[1] Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП ВИАМ ГНЦ РФ по реализации Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года. Авиационные материалы и технологии, 2015, № 1 (34), с. 3–33.
[2] Герасимов В.В., Висик Е.М. Технологические аспекты литья деталей горячего тракта ГТД из интерметаллидных никелевых сплавов типа ВКНА с монокристаллической структурой. Литейщик России, 2012, № 2, с. 19–23.
[3] Каблов Е.Н., Петрушин Н.В., Светлов И.Л., Демонис И.М. Никелевые литейные сплавы нового поколения. Авиационные материалы и технологии, 2012, № S, с. 36–52.
[4] Каблов Е.Н., Бунтушкин В.П., Базылева О.А., Герасимов В.В., Тимофе-
ева О.Б. Жаропрочные сплавы на основе интерметаллида Ni3Al. Сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Научные идеи С.Т. Кишкина и современное материаловедение». Москва, ВИАМ, 2006, с. 71–75.
[5] Базылева О.А., Аргинбаева Э.Г., Туренко Е.Ю. Жаропрочные литейные интерметаллидные сплавы. Авиационные материалы и технологии, 2012, № S, с. 57–60.
[6] Каблов Е.Н., Петрушин Н.В. Компьютерный метод конструирования литейных жаропрочных никелевых сплавов. Литейные жаропрочные сплавы. Эффект С.Т. Кишкина. Москва, Наука, 2006, с. 56−78.
[7] Kimura Y., Miura S., Suzuki T., Mishima Y. Microstructure and mechanical properties of two-phase alloys based on the B2-type intermetallic compound CoAl in the Co–Al–Ni ternary system. Materials Transactions, 1994, vol. 35, no. 11, pp. 800–807.
[8] Kimura Y., Elmer H. Lee, Liu C.T. Microstructure, phase constitution and tensile properties of Co–Ni–Ti–Al base multi-phase alloys. Materials Transactions, 1995, vol. 36, no. 8, pp. 1031–1040.
[9] Герасимов В.В., Висик Е.М., Колядов Е.В. Взаимосвязь формы фронта кристаллизации со структурой жаропрочных сплавов в процессе направленной кристаллизации. Тр. ВИАМ, 2014, № 6. URL: http://viam-works.ru/ru/articles?art_id=668
[10] Димитриенко Ю.И., Дроголюб А.Н., Губарева Е.А. Оптимизация многокомпонентных дисперсно-армированных композитов на основе сплайн-аппроксимации. Наука и образование: электронное научно-техническое издание, 2015, № 2. doi: 10.7463/0215.0757079. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/757079.html
[11] Димитриенко Ю.И., Яковлев Н.О., Ерасов В.С., Федонюк Н.Н., Сборщиков С.В., Губарева Е.А., Крылов В.Д., Григорьев М.М., Прозоровский А.А. Разработка многослойного полимерного компози-
ционного материала с дискретным конструктивно-ортотропным запол-
нителем. Композиты и наноструктуры, 2014, № 1, т. 6, с. 32–48.
[12] Димитриенко Ю.И., Федонюк Н.Н., Губарева Е.А., Сборщиков С.В., Прозоровский А.А. Многомасштабное конечно-элементное моделиро-
вание трехслойных сотовых композитных конструкций. Наука и обра-
зование: электронное научно-техническое издание, 2014, № 10. doi: 10.7463/1014.0730105.
[13] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Сборщиков С.В. Асимптотическая теория конструктивно-ортотропных пластин с двухпериодической структурой. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 1, с. 36–57.
[14] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Сборщиков С.В. Конечно-элементное моделирование эффективных вязкоупругих свойств однонаправленных композиционных материалов. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 2, с. 28–48.
[15] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Юрин Ю.В. Асимптотическая теория термоползучести многослойных тонких пластин. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 4, с. 18–36.
[16] Ильюшин А.А. Механика сплошной среды. Изд. 4-е. Москва, УРСС, 2014, 320 с.
[17] Димитриенко Ю.И., Кашкаров А.И. Расчет эффективных характеристик композитов с периодической структурой методом конечного элемента. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2002,
с. 95−108.
[18] Димитриенко Ю.И., Кашкаров А.И., Макашов А.А. Конечно-элементный расчет эффективных упругопластических характеристик композитов на основе метода асимптотического осреднения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Бау-мана. Сер. Естественные науки, 2007, № 1, с.102−116.
[19] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. В 4 т. Т. 4. Основы механики твердого тела. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, 624 с.
[20] Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов: учеб. пособие. Москва, Наука, 1986, 560 с.
[21] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. В 4 т. Т. 1. Тензорный анализ. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, 463 с.


Димитриенко Ю. И., Губарева Е. А., Сборщиков С. В., Базылева О. А., Луценко А. Н., Орешко Е. И. Моделирование упругопластических характеристик монокристаллических интерметаллидных сплавов на основе микроструктурного численного анализа. Математическое моделирование и численные методы, 2015, №2 (6), c. 3-22



Скачать статью

Количество скачиваний: 868