На основі узагальнення критерію В.В. Скорохода сформульована умова відшарування твердого вкраплення, що не деформується, від порошкової матриці при пластичній деформації (сформульований критерій мікропошкоджуваності). Як результат застосування даного критерію було встановлено, що на відміну від відомих пружних розв‘язків (Ешелбі, Танака та ін.), залежність між деформацією, яка відповідає відриву вкраплення від матриці, і радіусом вкраплення при пластичному плині порошкового композиту істотно залежить від того, чи є матеріал порошку основної фази ідеально пластичним, чи таким, що пластично зміцнюється. У такий спосіб сформульовано обмеження на склад матеріалу, які забезпечують його деформування без руйнування. Сформульовано узагальнену модель пластичного плину порошкового композиційного матеріалу, що, на відміну від відомих, враховує не тільки пористість, а й наявність твердих вкраплень та їхню взаємодію з порошком основної фази. Визначена залежність матеріальних функцій узагальненої теорії пластичності пористих тіл з урахуванням розподілу недосконалих границь вкраплення-матриця, а також вмісту твердих вкраплень, що дає можливість проводити розрахунки на міцність більш широкого класу композитних матеріалів. На основі постулату стійкості (постулату Дракера), а також на основі запропонованої в даній роботі узагальненої моделі пластичного плину порошкового композиційного матеріалу, сформульована умова досягнення другого граничного стану (умова руйнування), що обмежує область «дозволених» напружених станів при пластичній деформації композиту з порошковою матрицею; гранична поверхня пористого матеріалу лежить поза поверхнею плину, що є замкнутою; на відміну від неї гранична поверхня обмежена лише з боку навантажень, що розтягують. На основі запропонованої в даній роботі умови руйнування при пластичній деформації композиту з порошковою матрицею побудовані без додаткових емпіричних чи феноменологічних припущень діаграми пластичності порошкових композиційних матеріалів для різних значень ступеня зв’язності на границі вкраплення-матриця. Побудовані діаграми якісно відповідають відомим експериментальним даним, що свідчить про коректність запропонованого критерію руйнування. Шлях визначення граничних характеристик деформування пористого виробу, запропонований у даній роботі, вільний від необхідності проведення спеціальних експериментів по пластичній міцності порошкових матеріалів; це забезпечує економію дорогих матеріалів та ресурсів для проведення попередніх випробувань і звільняє від необхідності використання спеціального обладнання при проектуванні технологій пресування порошків, штампуванні пористих заготовок і екструзії виробів на основі порошкових композитів; забезпечується можливість вибору таких схем деформування, при яких вдається уникнути руйнування. Отримані результати можуть бути використані для прогнозування феномена перепресування (виникнення щілин, що розшаровуються) при пресуванні у жорстких матрицях, оскільки внаслідок впливу зовнішнього тертя і складності геометрії виробу, спектр можливих напружених станів в об’ємі пресування може охоплювати стан чистого зсуву (е =0), при якому, відповідно до отриманого в роботі результату, досягнення граничного стану цілком ймовірно. Проведена оцінка розміру пластичних зон у вершині макроскопічної щілини; показано, що розмір пластичних зон і величина коефіцієнта тріщиностійкості істотно залежать від внутрішніх параметрів матеріалу, таких як пористість, концентрація твердих вкраплень і ступінь зв’язності на границі вкраплення-матриця; встановлено, зокрема, що збільшення пористості сприяє зниженню значення K1c, а збільшення зв’язності — навпаки, збільшує значення K1c. |
