ФТТ, 2007, том 49, выпуск 2

 Содержание  Предыдущая статья  Следующая статья  Поиск  

Влияние включений на гетерогенное зарождение трещин в нанокомпозитных материалах

М.Ю.Гуткин, И.А.Овидько, Н.В.Скиба

Институт проблем машиноведения Российской академии наук,
199178 Санкт-Петербург, Россия
E-mail: gutkin@def.ipme.ru

(Поступила в Редакцию 19 апреля 2006 г.)

Предложена двумерная теоретическая модель гетерогенного зарождения зернограничной нанотрещины в нанокомпозитном материале, состоящем из нанокристаллической матрицы и наноразмерных включений с теми же упругими модулями, что и матрица. Включения имеют форму вытянутых стержней прямоугольного сечения и испытывают собственную дилатационную деформацию из-за несоответствия параметров решетки и коэффициентов теплового расширения матрицы и включения. В рамках модели нанотрещина разрыва-сдвига зарождается на отрицательной дисклинации, принадлежащей двухосному диполю клиновых зернограничных (или стыковых) дисклинаций, раскрывается вдоль межзеренной границы и достигает границы включения. Показано, что в зависимости от взаимного расположения и ориентации начального отрезка нанотрещины и включения нанотрещина может либо проникнуть внутрь включения, либо обогнуть его по границе матрица--включение. При этом вероятность зарождения нанотрещины увеличивается вблизи включения с отрицательной (сжимающей) собственной дилатацией. Уменьшение размера включения снижает вероятность раскрытия трещины вдоль межфазной границы, если собственная дилатация отрицательна, и увеличивает эту вероятность, если собственная дилатация положительна.

Работа выполнена при поддержке INTAS (грант N 03-51-3779), INTAS--AIRBUS (грант N 04-80-7339), Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 04-01-00211), Фонда содействия отечественной науке, программы РАН \glqq Структурная механика материалов и элементов конструкций\grqq, Программы государственной поддержки ведущих научных школ (грант Президента РФ НШ-4518.2006.1), Офиса морских исследований США (the Office of US Naval Research) (проект N 00014-05-1-0217), Фонда CRDF (грант RUE2-2684-ST-05), Санкт-Петербургского научного центра РАН и Комитета по науке и высшей школе Санкт-Петербурга.

PACS: 61.72.Bb, 61.72.Lk

 PDF версия (180Kb)   Другие выпуски  Другие журналы   Помощь 
Copyright (C) 2007, Коллектив авторов  Разработано...  webmaster