Механика на материалите

Изложени са последователно представите за деформирането и разрушаването на материалите на различни структурни нива. Разгледани са редица характерни механо-математични модели на еластични, пластично деформиращи се и вискозо-еластични материали. Дадени са основните принципи на моделирането на прехода между отделните структурни нива на материала. Включени са още елементи на механиката на разрушаването, моделиране на механичното поведение на анизотропни материали и др. Тук намират място и някои резултати от собствени изследвания на авторите в областта на механиката на разносъпротивляемите материали и гъвкавите композити.

АИ Проф. Марин Дринов
София 1113
ул. Академик Георги Бончев, блок 6
sales@aph.bas.bg

Предговор
Основни класи материали структурни нива

• Основни класи материали
• Структурни нива
• Атомно ниво
• Микрониво
• мезониво
• Макрониво

Модели на структурата на материалите

• Модел на идеално кристално тяло
• Направления и равнини в елементарната кристална клетка.Индекси на Милер
• Влияние на характера на химическите връзки върху кристалната структура. Полиморфизъм
• Моделиране на микроструктурата на аморфни материали
• Структура на полимерните материали. Моделиране

Дефекти в микроструктурата на материалите

• Точкови дефекти
• Линейни дефекти (дислокации)
• Взаимодействие на дефектите на микрониво

Основни типове механично поведение на материалите

• Еластичност и пластичност
• Вискозност
• Чувствителност на материалите към скоростта на натоварване или деформиране
• Пълзене и релаксация
• Разрушаване

Механизми на еластично деформиране на материалите

• Механизми на еластично деформиране на микрониво
• Механизми на еластично деформиране на мезониво

Механизми на пластично деформиране на материалите

• Механизми на пластично деформиране на микрониво
• Плъзгане
• Двойникуване
• Механизми на пластично деформиране на мезониво

Механизми на дефектиране и разрушаване на материалите

• Механизми на дефектиране и разрушаване на микро и мезониво
• Механизми за разрушаване на микрониво

Моделиране на механичното поведение на материалите. Мерки за напрегнатото и деформираното състояние

• Модел на непрекъснатата среда
• Мерки за напрегнатото и деформираното състояние на материална частица
• Понятия за скалар, вектор и тензор
• Мерки за напрегнатото състояние на материална частица. Тензор на напреженията
• Мерки за деформираното състояние на материална частица

Експериментално определяне на механичните свойства на материалите

• Едномерни експерименти
• Експерименти на едномерен опън при постоянна температура
• Експерименти на чист натиск
• Експерименти на чисто усукване
• Експерименти на пълзене при едномерен опън
• Експерименти при двумерно и тримерно напрегнато състояние

Едномерни механоматематични модели

• Модел на линейно еластичен материал
• Модел на нелинейно еластичен материал
• Модели на пластично деформиращи се материали
• Твърдо-пластични материали
• Еласто-пластични материали
• Модели на вискозоеластични материали
• Модели на линейно вискозоеластични материали
• Модели на нелинейно вискозоеластични материали
• Модели на дефектиращи материали
• Еласто-крехки дефектиращи материали(без остатъчни деформации при разтоварване)
• Еласто-пластични материали с дефектиране (с остатъчни деформации след разтоварване)

Механоматематични модели на тримерно напрегнато състояние (пространствени модели)

• Пространствени модели на еластични материали
• Нелинейно еластични материали
• Линейно еластични материали
• Пространствени модели на пластични материали
• Модели на малки еласто-пластични деформации (деформационна теория на пластичността)
• Теория на пластичността в нарастване
• Пространствен модел на вискозоеластичен материал
• Пространствени модели на изотропно дефектиращи материали
• Моделиране на изотропни еласто-дефектиращи материали
• Моделиране на изотропни еласто-пластични материали с дефектиране

Анизотропия на механичните свойства на материалите

• Анизотропни линейно еластични свойства
• Равнина на еластична симетрия
• Ортотропен материал
• Равнина на изотропия. Трансверсално изотропен материал
• Пълна симетрия. Изотропен материал
• Анизотропия на пластичните свойства на материалите
• Анизотропия на еласто-идеално пластични материали
• Деформационна анизотропия, развиваща се при пластично деформиране на еласто-пластични материали с пластично уякчаване

Моделиране на прехода между отделните структури нива на материали. Хомогенизация

• Основни принципи на моделиране на прехода между отделните структурни нива
• Моделиране на преход мезо-макро
• Постановка на въпроса
• Преход мезо-макро при линейно еластични материали.Основни зависимости
• Модели на Фойгт и Райс

Елементи на механиката на разрушението

• Критерии за локално разрушаване на еласто-крехки материали
• Едномерни модели за локално разрушаване на еласто-крехки материали
• Критерии за локално разрушаване на еласто-крехки материали при тримерно напрегнато състояние
• Критерии за локално разрушаване на еласто-пластични материали
• Критерии за локално разрушаване на еласто-пластични материали при едномерно напрегнато състояние
• Критерии за разпространяване на пукнатини (пукнатиноустойчивост)

Механично поведение на гъвкави текстилни ккомпозити. Механоматематични модели

• Експериментални резултати
• Резултати от кратковременни едномерни експерименти
• Резултати от двумерни експерименти
• Резултати от продължителни експерименти
• Резултати от изследвания на мезоструктурата
• Моделиране на механичното поведение на гъвкави текстилни композити
• Феноменологичен погход
• Мезомеханичен подход

Материали, чувствителни към типа на процеса, протичащ в тях

• Въведение
• Основни понятия
• Разномодулнодт
• Разноякост
• Разномодулност при срязване
• Разносъпротивляемост
• Различно поведение на пластично деформиращи се материали при натоварване или разтоварване
• Чувствителност на материали към типа на реологичния процес
• Различни процеси в зависимост от условията на протичането им
• Индуцирана разносъпротивляемост
• Анализи и изводи на едномерните примери
• Индикатори за типа на процеса
• Въведение
• Индикатори за външните въздействия
• Индикатор за характера на вътрешния термомеханичен структурен процес
• Индикатори за характера на условията на процеса
• Обща оценка на типа и процеса
• Първи подход за моделиране на чувствителност на материала към типа на процеса
• Общи разглеждания
• Моделиране на материали, чувствителни към типа на натоварване и деформиращи се еластично при статични, изотермични процеси без структурни изменения(46)
• Моделиране на материали, чувствителни към типа на деформиране при статични , изометрични процеси без структурни изменения(45)
• Моделиране на нелинейно механично поведение на материали, чувствителни към типа на напрегнатото състояние(46)
• Моделиране на материали, чувствителни към типа на реологичния процес(44)
• Втори подход за моделиране на чувствителност на материали към типа на процеса чрез потенциални функции за скоростта на нееластичната деформация
• Въведение
• Нелинейни вискозноеластични материали, чувствителни към типа на натоварване(77)
• Еласто-пластични материали, проявяващи чувствителност към типа на материала и развиващи индуцираниа пластична анизотропия
• Заключителни бележки

Литература