Численное моделирование неупругого поведения структурно-градиентного материала

А.В. Орлов, В.Ш. Суфияров ORCID logo , Е.В. Борисов, И.А. Полозов, Д.В. Масайло, А.А. Попович, М.О. Чуковенкова, А.В. Соклаков, Д.С. Михалюк показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 09 ноября 2018; Исправлена: 04 декабря 2018; Принята: 17 декабря 2018
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: А.В. Орлов, В.Ш. Суфияров, Е.В. Борисов, И.А. Полозов, Д.В. Масайло, А.А. Попович, М.О. Чуковенкова, А.В. Соклаков, Д.С. Михалюк. Численное моделирование неупругого поведения структурно-градиентного материала. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.97-102
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-97-102

Аннотация на русском языке

Авторами предложен подход к численному моделированию неупругого поведения образцов с переменной структурой, изготовленных методом СЛП, основанный на методе конечных элементов.Аддитивное производство является перспективной отраслью, позволяющей создавать конструкции сложной формы с улучшенными механическими характеристиками. Еще одним преимуществом аддитивных технологий является управление структурообразованием в изделиях в процессе производства. Особый интерес представляет возможность одновременного создания в изделии локальных участков с заданными микроструктурой и свойствами. В данной работе проведено исследование, в результате которого определено влияние технологических параметров процесса селективного лазерного плавления (СЛП) на структуру и свойства образцов, выполненных из сплава Inconel 718. В работе приведены результаты экспериментов по одноосному растяжению однородных образцов, а также образцов с переменной структурой, в которых присутствуют области с мелкодисперсными равноосными зернами и крупными вытянутыми зернами. Также авторами предложен подход к численному моделированию механических характеристик, основанный на методе конечных элементов. В качестве исходных данных использованы экспериментальные данные, которые были получены в результате эксперимента по растяжению образцов, изготовленных при двух различных технологических режимах СЛП, формирующих разный тип микроструктуры (равноосную мелкодисперсную и крупнозеренную столбчатую направленную микроструктуру, соответственно), а также экспериментальные данные по растяжению составного образца. Предложенный подход позволяет задать пространственное распределение свойств материала в однородных образцах и образцах с переменной структурой. Приведены результаты моделирования неупругого поведения образцов с переменной структурой, полученные в результате применения данного подхода, и произведено сравнение с экспериментальными данными.

Ссылки

1. V. A. Popovich, E. V. Borisov, A. A. Popovich, V. Sh. Sufiiarov, D. V. Masaylo, L. Alzina. Materials Design. 114, 441 (2017). Crossref
2. A. A. Popovich, V. S. Sufiiarov, E. V. Borisov, I. A. Polozov, D. V. Masaylo, A. V. Grigoriev. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 58 (4), 389 (2017). Crossref
3. O. A. Peverini, M. Lumia, F. Calignano, D. Manfredi, G. Addamo, M. Lorusso, E. Ambrosio, G. Virone, P. Fino, R. Tascone. 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP). 563 (2017). Crossref
4. V. S. Sufiiarov, A. A. Popovich, E. V. Borisov, I. A. Polozov. Tsvetnye Metally. 8, 76 (2015). Crossref
5. A. Popovich, V. Sh. Sufiiarov, E. V. Borisov, I. A. Polozov.International Journal of Bioprinting. 2 (2), 187 (2016). Crossref
6. Q. Jia, D. Gu. Optics & Laser Technology. 62, 161. (2014). Crossref
7. P. L. Blackwell. Journal of materials processing technology. 170 (1-2), 240 (2005). Crossref
8. A. A. Popovich, I. A. Polozov, E. V. Borisov. Key Engineering Materials. 651 - 653, 665. (2015). Crossref
9. V. S. Sufiiarov, A. A. Popovich, E. V. Borisov, I. A. Polozov. Tsvetnye Metally. 1, 81 (2016). Crossref
10. V. A. Popovich, E. V. Borisov, V. Heurtebise, T. Riemslag, A. A. Popovich, V. Sh. Sufiiarov. In: TMS 2018 14th Annual Meeting & Exhibition Supplemental Proceedings, ed. by The Minerals, Metals & Materials Society, Springer, Cham. (2018), 85.
11. S. Suresh. Fundamentals of functionally graded materials: processing and thermomechanical behavior of graded metals and metal-ceramic composites. London. IOM Communications Ltd. (1998) 165 р.
12. T. Hirai. Materials Science and Technology - a Comprehensive Treatment. 17B (2), 293 (1996).
13. Z. H. Jin, R. C. Batra. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 44 (8), 1221 (1996). Crossref
14. G. Anlas, M. H. Santare, J. Lambros. International Journal of Fracture. 104 (2), 131 (2000).
15. T. Fujimoto, N. Noda. Journal of the American Ceramic Society. 84 (7), 1480 (2001). Crossref
16. ANSYS® Mechanical APDL, Release 19, Help System, Mechanical APDL Theory Guide. ANSYS Inc.