Прогнозирование модулей упругости матричных композиционных материалов Текст научной статьи по специальности «Физика»

d3 мкм

Рис. 11. Зависимость размера зерна dЗ стального образца (ст. 70) от степени деформации

* Л' 1М

Рис. 12. Изменение скорости ПАВ в приповерхностных слоях стального образца в зависимости от степени деформации

Таким образом, применение АМД-методов позволяет непосредственно рассчитывать степень деформации по акустическим снимкам или определять эту характеристику по значениям скорости ПАВ в образцах.

Выводы. Предложены критерии оценки степени деформации металлических материалов с использованием. Получены экспериментальные зависимости 8 % от uR, d3. Для ряда сталей проведен расчет степени деформации с помощью АМД-методов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Wilson R.F., Weglein R.D. Acoustic microscopy of material and surface layers // J. Appl. Phys. 1984. V. 55. № 9. P. 3261-3275.

2. Кустов А.И., Мигель И.А., Суходолов Б. Г. Изучение влияния различных видов термомеханической обработки на структуру и свойства сталей и сплавов // МиТОМ. 1998. № 4. С. 29-32.

3. Кустов А.И., Буданов А.В., Кустов А.И. Исследование с помощью методов акустической микроскопии неоднородностей в поверхностных слоях твердотельных материалов и их роли в процессах разрушения // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2000. Т. 5. Вып. 2-3. С. 320322.

4. Кустов А.И. Дефектоскопия стеклянных материалов и методы акустической микроскопии // Физика и химия стекла. 1998. Т. 24. № 6. С. 817-824.

5. Кустов А.И., Мигель И.А. Оценка уровня свойств межзеренных границ и изучение структуры поверхностей раздела в металлических материалах методами акустомикроскопической // Материаловедение. 2010. Т. 2 (155). С. 9-14.

Поступила в редакцию 10 апреля 2013 г.

Kustov A.I., Migel I.А. ESTIMATE CRITERIA CREATION OF SURFACE DEFORMATION IN SOLID MATERIALS BY ACOUSTIC MICROSCOPY DEFECTOSCOPY (AMD) METHODS In this paper the application of AMD-methods for assessing the degree of deformation of metallic materials is considered.

Key words: nondestructive evaluation; physical properties; acoustical microscopy; AMD-methods; estimate criteria of deformation.

УДК 539.4

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ МАТРИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

© В.С. Глущенков, В.Б. Епифанов, Н.А. Архипова

Ключевые слова: композиционные материалы; модуль упругости.

Приведены расчетные значения модулей упругости матричного композиционного материала с матрицей из меди и включениями частиц железа в сравнении с экспериментальными данными.

Для прогнозирования эффективных (макроскопических) модулей упругости воспользуемся соотношениями для матричных композиционных материалов с шаровыми включениями, полученными в [1, 2]:

nn

+ 2 (Ц s — Ц m Ж а s (Ф m + 2 ф*а s ); 1=1 ' s=l

nn

K’ = Km + 2 (Ks - Km )Фs Y s (Фm + 2 Фs Ys );

1=1 ' s=l

а s = 1 + ^1-^ (Цs -Цm ) 15(1 -V m ) Цш

(l)

Y s =| 1 +

1 + V m (Ks - Km ) 3(1 -Vm ) Km

Здесь | ,|т ,| ^, К •, Кт, К ,ут - сдвиговые и объемные модули упругости (эффективные, материала матрицы и материала включений соответственно) и коэффициент Пуассона материала матрицы; фт, ф ^ - объемные концентрации материала матрицы и включений, ^ = 1, 2,..., п.

На рис. 1 приведены значения эффективного модуля упругости сдвига, на рис. 2 - объемного модуля упругости композиции медь-железо в зависимости

1877

от концентрации включений, рассчитанные по формулам (1).

Рис. 1. Изменение эффективного модуля сдвига композиции медь-железо в зависимости от объемного содержания частиц железа

Рис. 2. Изменение эффективного объемного модуля упругости композиции медь-железо в зависимости от объемного содержания частиц железа

Рис. 3. Изменение коэффициента Пуассона композиции медь-железо в зависимости от объемного содержания частиц железа

На рис. 3 приведены расчетные значения коэффициента Пуассона V* = (3К* -2ц*)/(6К* + 2ц*) композиции медь-железо. Результаты расчета модулей деформации

* * * / ж *

Е = 9К ц 1(3К + ц )в сравнении с экспериментальными данными [3] композиции приведены на рис. 4.

Рис. 4. Изменение эффективного модуля деформации композиции медь - железо в зависимости от объемного содержания частиц железа:-----расчет по формулам (1); • - эксперимен-

тальные данные

Из рис. 4 видно, что расчет модулей упругости матричных композиционных материалов с шаровыми включениями с применением соотношений (1) дает хорошее соответствие экспериментальным данным. ЛИТЕРАТУРА

1. Сараев Л.А., Глущенков В.С. Неупругие свойства многокомпонентных композитов со случайной структурой. Самара: Изд-во «Самарский университет», 2004. 164 с.

2. Глущенков В. С., Кильдюшов А. П. Упругие свойства много компонентных пористых композиционных материалов // Вестник Сам-ГТУ. Сер. Технические науки. 2006. № 46. С. 194-195.

3. Современные композиционные материалы / под ред. Л. И. Браут-мана и Р. Крока. М.: Изд-во «Мир», 1970. 672 с.

Поступила в редакцию 10 апреля 2013 г.

Glushchenkov V.S., Epifanov V.B., Arkhipova N.A. PREDICTION OF ELASTIC MODULES OF MATRIX COMPOSITES

The calculated values of the elastic modules of the matrix composites with a copper matrix and particles in comparison with experimental data are presented.

Key words: composite materials; elastic modules.

1878