Моделирование упругопластической деформации градиентных материалов и материалов с покрытиями

Е.П. Евтушенко,  П.В. Макаров (Томск)

В настоящее время используется и изучается множество способов и технологий нанесения покрытий для усовершенствования и модификации свойств базового материала. При этом проводятся исследования как оптимальных способов получения покрытий, так и физико-механических свойств композиции в целом. Для многих технологических процессов формирования покрытия или поверхностной упрочненной зоны характерно возникновение на границе раздела материал – покрытие так называемой градиентной зоны. В этой зоне в результате диффузии или других технологических факторов наблюдается перемешивание исходных материалов и формирование градиента локальных механических свойств композиции. С целью изучения и предсказания свойств получаемых конструкционных материалов проводятся различные эксперименты и теоретические исследования.

 В представляемой работе предпринята попытка моделирования механического поведения материалов с нанесенным покрытием с позиций мезомеханики. В работе проводится двухмерное численное моделирование упругопластической деформации материала с нанесенным покрытием при различных способах нагружения. В расчетах рассматривается мезообъем композиции в приграничной с покрытием области, в которой учитывается наличие градиентного подслоя. Проводится оценка прочностных ресурсов материала покрытия при различных внешних воздействиях.

При моделировании деформации композитов и сложных составных материалов особое внимание уделяется учету приграничного слоя и градиентной зоны. Исследуется также влияние геометрических особенностей на характер напряженно - деформированного состояния композита.