УДК 534

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОРИСТЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
МЕТОДОМ ПОДВИЖНЫХ КЛЕТОЧНЫХ АВТОМАТОВ

,

Кафедра прикладной физики, электроники и информационной безопасности Алтайский государственный университет

*****@***asu. ru

*****@***asu. ru

Появление акустико-эмиссионных сигналов в структурно-неоднородных материалах при механическом нагружении может быть обусловлено широким спектром действующих механизмов, среди которых, как правило, выделяют связанные с упруго-пластической деформацией и с разрушением материала при разрушении (обусловленном ростом трещин). Это приводит к существенной сложности анализа и интерпретации параметров измеряемых акустико-эмиссионных сигналов, а также при построении адекватных физико-механических моделей явления акустической эмиссии в неоднородных материалах. Следовательно, одной из актуальной проблем является построение моделей, позволяющих предсказывать основные характеристики процесса акустической эмиссии в структурно-неоднородных материалах.

Существуют различные подходы при моделировании структурно-неоднородных материалов, среди которых основными являются методы механики сплошных сред и методы, связанные представлением моделируемого материала в виде дискретных элементов. Первая группа позволяет моделировать процессы упруго-пластического деформирования, вторая же пригодна для учета неоднородности на разных уровнях и соответственно процессов обусловленных наличием внутренней структуры материала. Наиболее перспективным представляется применение метода подвижных клеточных автоматов, в котором совмещены возможности этих подходов. Метод позволяет описывать такие эффекты как накопление повреждений, развитие трещин, разрушение поверхностных слоев при трении и т. д. Этот метод в настоящее время уже применяется для моделирования механических характеристик нескольких классов конструкционных материалов (титан, керамика). Материал рассматривается как многоуровневая неоднородная среда, представленная в виде набора дискретных элементов-автоматов с внутренними состояниями. Благодаря подвижности каждого автомата метод позволяет напрямую учитывать такие явления как перемешивание масс, эффект проникновения, химические реакции, интенсивные деформации, фазовые превращения, накопление повреждений, фрагментация и трещины, генерация и развитие повреждений. Возможен учет граничных условий разных типов (жесткие, упругие, вязко-упругие, т. д.), имитация свойств окружающей среды, содержащей моделируемую систему, а также различных режимов механического нагружения [1].

В данной работе проводится моделирование поведения структурно-неоднородных металлических материалов методом подвижных клеточных автоматов с целью дальнейшего создания на этой основе модели акустико-эмиссионого процесса. В качестве моделируемого объекта выступают пористые металлы с объемной долей пор, меняющейся в широких пределах (от компактного состояния до пористостей порядка 40%), что позволяет не только рассматривать влияние уединенных поровых включений, но и вклад от поровых кластеров, пронизывающих при больших пористостях весь объем исследуемого материала.

Литература

1. , , / Физическая мезомеханика 12 2 (2009) 17-22

Научный руководитель – профессор, доктор физико-математических наук