Modeling of structure and failure processes of granular composites
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2012.5.4.52Keywords:
numerical modeling, granular composites, damage accumulation and failure, large-scale effect, post-critical stageAbstract
Mathematical models of granular structurally inhomogeneous media, deformation processes, and damage accumulation and failure have been developed. The mechanisms of defective structure evolution are determined by computational experiments. The relationships between the effective strength and deformation properties of granular composites and their structural parameters are obtained. Based on the calculation and experimental data obtained in this study, a hypothesis for the existence of large-scale effects in the post-critical stage of deformation is proposed.
Downloads
References
Вильдеман В.Э. Закономерности и модели процессов накопления повреждений, закритического деформирования и структурного разрушения композиционных материалов // Вестник ПГТУ. Динамика и прочность машин. – 2001. – № 2. – С. 37-44.
2. Tashkinov A.A., Wildemann V.E., Zaitsev A.V. Micro-mechanical models of stable damage evolution on post-critical deformation stage and failure of composite materials // Fracture from Defects. Proc. of the 12th Europ. Conf. on Fracture, Sheffild, UK, September 14-18, 1998. – London, UK: EMAS, 1998. – V. III. – P. 1483-1488.
3. Wildemann V.E., Zaitsev A.V. Stable damage accumulation and elasto-plastic deformation of composite materials // Proc. Fourth Int. Conf. on Low Cycle Fatique and Elasto-Plastic Behaviour of Materials. Garmisch-Partenkirchen, Germany, September 7–11, 1998. – Oxford, UK: Elsevier Science, 1998. – P. 621-626.
4. Волков С.Д., Ставров В.П. Статистическая механика композитных материалов. – Минск: Изд-во БГУ, 1978. – 206 с.
5. Стружанов В.В., Миронов В.И. Деформационное разупрочнение материала в элементах конструкций. – Екатеринбург: УрО РАН, 1995. – 191 с.
6. Лебедев А.А., Чаусов Н.Г. Новые методы оценки деградации механических свойств металла конструкций в процессе наработки. — Киев: Изд-во ИПП НАН Украины, 2004. – 133 с.
7. Вильдеман В.Э. О решениях упругопластических задач с граничными условиями контактного типа для тел с зонами разупрочнения // ПММ. – 1998. – Т. 62, № 2. – С. 304-312.
8. Вильдеман В.Э., Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Краевая задача механики деформирования и разрушения поврежденных тел с зонами разупрочнения // ПМТФ. – 1995. – Т. 36, № 6. – С. 122-132.
9. Вильдеман В.Э., Ипатова А.В., Третьяков М.П., Третьякова Т.В. Механика закритического деформирования и нелокальность условий разрушения // Вестник ННГУ. – 2011. – № 4 (5). – С. 2063-2065.
10. Вильдеман В.Э., Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Механика неупругого деформирования и разрушения композиционных материалов. – М.: Наука. Физматлит, 1997. – 288 с.
11. Чаусов Н.Г., Засимчук Е.Э., Маркашова Л.И., Вильдеман В.Э., Турчак Т.В., Пилипенко А.П., Параца В.М. Особенности деформирования пластичных материалов при динамических неравновесных процессах // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2009. – Т. 75, № 6. – С. 52-59.
12. Балахонов Р.Р., Романова В.А. Иерархическое моделирование деформации и разрушения композита Al/Al2O3 // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2005. – Т. 11, № 4. – С. 549-563.
13. Мошев В.В., Свистков А.Л., Гаришин О.К., Евлампиева С.Е., Роговой А.А., Ковров В.Н., Комар Л.А., Голотина Л.А., Кожевникова Л.Л. Структурные механизмы формирования механических свойств зернистых полимерных композитов. – Екатеринбург: Уро РАН, 1997. – 508 с.
14. Королев И.К., Петинов С.В., Фрейдин А.Б. Численное моделирование накопления повреждений и развития усталостной трещины в упругих материалах // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2009. – Т. 2, № 3. – С. 34-43.
15. Ашихмин В.Н., Трусов П.В. Прямое моделирование упругопластического поведения поликристаллов на мезоуровне // Физ. мезомех. – 2002. – Т. 5, № 3. – С. 37-51.
16. Нечаева Е.С., Трусов П.В. Конститутивная модель частично кристаллического полимерного материала. Алгоритм реализации для представительного объема макроуровня // Вычисл. мех. сплош. сред. – 2011. – Т. 4, № 2. – С. 82-95.
17. Романова В.А. Исследование деформационных процессов на поверхности и в объеме материалов с внутренними границами раздела методами численного моделирования // Физ. мезомех. – 2005. – Т. 8, № 3. – С. 63-78.
18. Ильиных А.В., Радионова М.В., Вильдеман В.Э. Компьютерный синтез и статистический анализ распределения структурных характеристик зернистых композиционных материалов // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2010. – Т. 16, № 2. – С. 251-264.
19. Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Механика деформирования и разрушения структурно-неоднородных тел. – М.: Наука, 1984. – 115 с.
20. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. — М.: Изд-во МГУ, 1984. – 336 с.
21. Соколкин Ю.В., Вильдеман В.Э., Зайцев А.В., Рочев И.Н. Накопление структурных повреждений и устойчивое закритическое деформирование композитных материалов // Механика композитных материалов. – 1998. – Т. 34, № 2. – С. 234-250.
22. Ильиных А.В. Численное моделирование процессов структурного разрушения зернистых композитов с изотропными элементами структуры // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер.: Физ.-мат. науки. – 2011 – № 2 (23). – С. 101-106.
23. Ильиных А.В., Вильдеман В.Э. Закономерности механического поведения зернистых композитов, связанные с формой и размерами элементов структуры // Вестник ПГТУ. Механика. – 2011. – № 4. – С. 49-61.
24. Вильдеман В.Э., Ильиных А.В. Моделирование процессов структурного разрушения и масштабных эффектов разупрочнения на закритической стадии деформирования неоднородных сред // Физ. мезомех. – 2007. – Т. 10, № 4. – С. 23-29.
25. Вильдеман В.Э., Санникова Т.В., Третьяков М.П. Экспериментальное исследование закономерностей деформирования и разрушения материалов при плоском напряженном состоянии // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2010. – № 5. – С. 106-111.
26. Ильиных А.В. Моделирование структуры и процессов разрушения зернистых композитов / Дис… канд. техн. наук: 05.13.18. – Пермь, ФГБОУ ВПО «ПНИПУ», 2011. – 120 с.
###
Vil’deman V.E. Zakonomernosti i modeli processov nakoplenia povrezdenij, zakriticeskogo deformirovania i strukturnogo razrusenia kompozicionnyh materialov // Vestnik PGTU. Dinamika i procnost’ masin. - 2001. - No 2. - S. 37-44.
2. Tashkinov A.A., Wildemann V.E., Zaitsev A.V. Micro-mechanical models of stable damage evolution on post-critical deformation stage and failure of composite materials // Fracture from Defects. Proc. of the 12th Europ. Conf. on Fracture, Sheffild, UK, September 14-18, 1998. - London, UK: EMAS, 1998. - V. III. - P. 1483-1488.
3. Wildemann V.E., Zaitsev A.V. Stable damage accumulation and elasto-plastic deformation of composite materials // Proc. Fourth Int. Conf. on Low Cycle Fatique and Elasto-Plastic Behaviour of Materials. Garmisch-Partenkirchen, Germany, September 7-11, 1998. - Oxford, UK: Elsevier Science, 1998. - P. 621-626.
4. Volkov S.D., Stavrov V.P. Statisticeskaa mehanika kompozitnyh materialov. - Minsk: Izd-vo BGU, 1978. - 206 s.
5. Struzanov V.V., Mironov V.I. Deformacionnoe razuprocnenie materiala v elementah konstrukcij. - Ekaterinburg: UrO RAN, 1995. - 191 s.
6. Lebedev A.A., Causov N.G. Novye metody ocenki degradacii mehaniceskih svojstv metalla konstrukcij v processe narabotki. - Kiev: Izd-vo IPP NAN Ukrainy, 2004. - 133 s.
7. Vil’deman V.E. O reseniah uprugoplasticeskih zadac s granicnymi usloviami kontaktnogo tipa dla tel s zonami razuprocnenia // PMM. - 1998. - T. 62, No 2. - S. 304-312.
8. Vil’deman V.E., Sokolkin U.V., Taskinov A.A. Kraevaa zadaca mehaniki deformirovania i razrusenia povrezdennyh tel s zonami razuprocnenia // PMTF. - 1995. - T. 36, No 6. - S. 122-132.
9. Vil’deman V.E., Ipatova A.V., Tret’akov M.P., Tret’akova T.V. Mehanika zakriticeskogo deformirovania i nelokal’nost’ uslovij razrusenia // Vestnik NNGU. - 2011. - No 4 (5). - S. 2063-2065.
10. Vil’deman V.E., Sokolkin U.V., Taskinov A.A. Mehanika neuprugogo deformirovania i razrusenia kompozicionnyh materialov. - M.: Nauka. Fizmatlit, 1997. - 288 s.
11. Causov N.G., Zasimcuk E.E., Markasova L.I., Vil’deman V.E., Turcak T.V., Pilipenko A.P., Paraca V.M. Osobennosti deformirovania plasticnyh materialov pri dinamiceskih neravnovesnyh processah // Zavodskaa laboratoria. Diagnostika materialov. - 2009. - T. 75, No 6. - S. 52-59.
12. Balahonov R.R., Romanova V.A. Ierarhiceskoe modelirovanie deformacii i razrusenia kompozita Al/Al2O3 // Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukcij. - 2005. - T. 11, No 4. - S. 549-563.
13. Mosev V.V., Svistkov A.L., Garisin O.K., Evlampieva S.E., Rogovoj A.A., Kovrov V.N., Komar L.A., Golotina L.A., Kozevnikova L.L. Strukturnye mehanizmy formirovania mehaniceskih svojstv zernistyh polimernyh kompozitov. - Ekaterinburg: Uro RAN, 1997. - 508 s.
14. Korolev I.K., Petinov S.V., Frejdin A.B. Cislennoe modelirovanie nakoplenia povrezdenij i razvitia ustalostnoj tresiny v uprugih materialah // Vycisl. meh. splos. sred. - 2009. - T. 2, No 3. - S. 34-43.
15. Asihmin V.N., Trusov P.V. Pramoe modelirovanie uprugoplasticeskogo povedenia polikristallov na mezourovne // Fiz. mezomeh. - 2002. - T. 5, No 3. - S. 37-51.
16. Necaeva E.S., Trusov P.V. Konstitutivnaa model’ casticno kristalliceskogo polimernogo materiala. Algoritm realizacii dla predstavitel’nogo ob"ema makrourovna // Vycisl. meh. splos. sred. - 2011. - T. 4, No 2. - S. 82-95.
17. Romanova V.A. Issledovanie deformacionnyh processov na poverhnosti i v ob"eme materialov s vnutrennimi granicami razdela metodami cislennogo modelirovania // Fiz. mezomeh. - 2005. - T. 8, No 3. - S. 63-78.
18. Il’inyh A.V., Radionova M.V., Vil’deman V.E. Komp’uternyj sintez i statisticeskij analiz raspredelenia strukturnyh harakteristik zernistyh kompozicionnyh materialov // Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukcij. - 2010. - T. 16, No 2. - S. 251-264.
19. Sokolkin U.V., Taskinov A.A. Mehanika deformirovania i razrusenia strukturno-neodnorodnyh tel. - M.: Nauka, 1984. - 115 s.
20. Pobedra B.E. Mehanika kompozicionnyh materialov. - M.: Izd-vo MGU, 1984. - 336 s.
21. Sokolkin U.V., Vil’deman V.E., Zajcev A.V., Rocev I.N. Nakoplenie strukturnyh povrezdenij i ustojcivoe zakriticeskoe deformirovanie kompozitnyh materialov // Mehanika kompozitnyh materialov. - 1998. - T. 34, No 2. - S. 234-250.
22. Il’inyh A.V. Cislennoe modelirovanie processov strukturnogo razrusenia zernistyh kompozitov s izotropnymi elementami struktury // Vestn. Sam. gos. tehn. un-ta. Ser.: Fiz.-mat. nauki. - 2011 - No 2 (23). - S. 101-106.
23. Il’inyh A.V., Vil’deman V.E. Zakonomernosti mehaniceskogo povedenia zernistyh kompozitov, svazannye s formoj i razmerami elementov struktury // Vestnik PGTU. Mehanika. - 2011. - No 4. - S. 49-61.
24. Vil’deman V.E., Il’inyh A.V. Modelirovanie processov strukturnogo razrusenia i masstabnyh effektov razuprocnenia na zakriticeskoj stadii deformirovania neodnorodnyh sred // Fiz. mezomeh. - 2007. - T. 10, No 4. - S. 23-29.
25. Vil’deman V.E., Sannikova T.V., Tret’akov M.P. Eksperimental’noe issledovanie zakonomernostej deformirovania i razrusenia materialov pri ploskom naprazennom sostoanii // Problemy masinostroenia i nadeznosti masin. - 2010. - No 5. - S. 106-111.
26. Il’inyh A.V. Modelirovanie struktury i processov razrusenia zernistyh kompozitov / Dis... kand. tehn. nauk: 05.13.18. - Perm’, FGBOU VPO <>, 2011. - 120 s.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2012 Computational Continuum Mechanics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
