Моделирование деформирования и разрушения пористых сред с учетом особенностей их морфологического строения

Исследуется механическое поведение и разрушение пористых материалов с алюминиевой матрицей. Целью работы является создание численных моделей разрушения таких материалов и выявление зависимостей характера процессов разрушения от особенностей структурной морфологии. Компьютерные модели представительных объемов данных материалов представляют собой случайные неоднородные структуры с ячейками закрытого и открытого типов. Для создания трехмерных геометрических моделей структур закрытого типа использовались методы последовательного синтеза сфер, с возможностью их взаимного пересечения. Для создания моделей взаимопроникающих структур открытого типа используются методы, основанные на аналитическом определении поверхностей, разделяющих две фазы. В данной работе были изучены и реализованы три подхода к численному моделированию разрушения представительных объемов пористых материалов. Первый подход - это реализация модели упругого поведения и накопления повреждений, основанная на деградации упругих свойств в соответствии с выполнением критерия максимальных напряжений с понижением коэффициентов матрицы жесткости в отдельных элементах. Второй подход - это реализация той же модели, но с удалением разрушенных элементов. Третий подход основан на модели упругопластического поведения и разрушения Джонсона - Кука. Численное моделирование представительных объемов проводилось с помощью конечно-элементного анализа с использованием каждого из вышеобозначенных подходов. Влияние внутреннего строения представительных объемов пористых материалов на процессы деформирования и разрушения исследовано на примере нескольких структур открытого и закрытого типа. Изучено влияние концентраторов напряжений на распределение напряжений в представительных объемах и характер их последующего разрушения.