Моделирование неоднородной деформации пористой керамики с использованием гауссовых случайных полей
Численно проанализировано неоднородное распределение деформации в образцах пористой керамики при диаметральном сжатии на основе стохастического представления структуры материала. Модели структуры основаны на вероятностном описании механических свойств керамики с применением гауссовых случайных полей. Численное моделирование выполнено для циркониевой керамики с пористостью 4 и 42%. Показано, что деформация локализуется в виде полос разного размера, расположенных под углом около 45° к оси нагружения. Применение данного подхода позволило получить различные типы неоднородного распределения деформаций, а также контролировать размеры областей локализации.
Ключевые слова
неоднородная случайная структура,
пористая керамика,
диаметральное сжатие,
стохастическое моделирование,
гауссовы случайные поля,
неоднородность деформации,
численное моделированиеАвторы
Зимина Валентина Алексеевна | Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН | кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник | miva@ispms.ru |
Всего: 1
Ссылки
ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одно осном растяжении, М.: Изд-во стандартов, 1986. 14 с.
ASTM D3967-08. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens. West Conshohocken, PA: ASTM International, 2008. 4 p.
Abdullah R., Tsutsumi T., Amin Rashid A.S.A., Khalfalla F.A.I., Ahmed U.A., Shahrin I. Evolution on deformation behaviour of Brazilian test under different contact area using particle image velocimetry and finite element modeling // Measurement. 2020. V. 159. Art. 107796.
Abshirini M., Soltani N., Marashizadeh P. On the mode I fracture analysis of cracked Brazilian disc using a digital image correlation method // Optics and Lasers in Engineering. 2016. V. 78. P. 99-105.
Kundu S., Stroisz A., Pradhan S. A simple discrete-element-model of Brazilian test // The European Physical Journal B. 2016. V. 89. P. 130-1-130-7.
Zhu W.C., Tang C.A. Numerical simulation of Brazilian disk rock failure under static and dynamic loading // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2006. V. 43. P. 236-252.
Mousavi Nezhad M., Fisher Q.J., Gironacci E., Rezania M. Experimental study and numerical modeling of fracture propagation in shale rocks during Brazilian disk test // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2018. V. 51. P. 1755-1775.
Jadaan O.M., Wereszczak A.A. Effective Size Analysis of the Diametral Compression (Brazil) Test Specimen. Report ORNL-TM-2009/100. Oak Ridge, TN: Oak Ridge National Laboratory, 2009. 39 p.
Reddy S., Mukunda P.G., Aithal K., Shetty P.B. Strength evaluation of flake and spheroidal graphite cast irons using diametral compression test // Journal of Materials Research and Technology. 2017. V. 6 (1). P. 96-100.
Galvez F., Rodriguez J., Sanchez V. Tensile strength measurements of ceramic materials at high rates of strain // Journal de Physique IV Proceedings, EDP Sciences. 1997. V. 07 (C3). P. C3-151-C3-156. :1997328.
Bouali M.F., Bouassida M. Numerical Simulation of the effect of loading angle on initial cracks position point: Application to the Brazilian test // Applied Sciences. 2021. V. 11 (8). P. 3573-1-3573-21.
Torquato S. Random Heterogeneous Materials: Microstructures and Macroscopic Properties. New York: Springer, 2002. 724 p.
Rahman S. A random field model for generating synthetic microstructures of functionally graded materials // The International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2008. V. 76, is. 7. P. 972-993.
Yeong C.L.Y., Torquato S. Reconstructing random media // Physical Review E. 1998. V. 57 (1). P. 495-506.
Sahimia M., Tahmasebib P. Reconstruction, optimization, and design of heterogeneous materials and media: Basic principles, computational algorithms, and applications // Physics Reports. 2021. V. 939. P. 1-82.
Bochenek B., Pyrz R. Reconstruction of random microstructures - A stochastic optimization problem // Computational Materials Science. 2004. V. 31 (1). P. 93-112.
Quiblier J.A. A new three-dimensional modeling technique for studying porous media // Journal of Colloid and Interface Science. 1984. V. 98 (1). P. 84-102.
Feng J., Li C., Cen S., Owen D. Statistical reconstruction of two-phase random media // Computers & Structures. 2014. V. 137. P. 78-92.
Feng J., Cen S., Li C., Owen D. Statistical reconstruction and Karhunen-Loeve expansion for multiphase random media // The International Journal for Numerical Methods in Engineering. 2016. V. 105 (1). P. 3-32.
Севостьянова И.Н., Саблина Т.Ю., Бурлаченко А.Г., Кульков С.Н. Механика деформирования и разрушения композита WC-(Fe-Mn-C) при осевом сжатии // Физическая мезомеханика. 2021. Т. 24, № 6. С. 50-57.
Скрипняк В.В., Иохим К.В, Скрипняк В.А. Локализация пластической деформации технически чистого титана в сложном напряженном состоянии при высокоскоростном растяжении // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 70. С. 89-102.
Ташкинов М.А., Шалимов А.С. Моделирование влияния микромасштабных морфологических параметров на деформационное поведение пористых материалов с металлической матрицей // Физическая мезомеханика. 2021. Т. 24, № 5. С. 130-137.
Бакеев Р.А., Макаров П.В., Перышкин А.Ю., Промахов В.В., Жуков А.С., Климова-Корсмик О.Г. Экспериментальное и численное изучение механических свойств и особенностей деформирования и разрушения металлокерамического композита TiNi-TiB2, полученного методом прямого лазерного выращивания // Физическая мезомеханика. 2018. Т. 21, № 5. С. 56-66.
Анисимова М.А., Князева А.Г. Оценка напряжений и деформаций в процессе формирования переходного слоя между частицей и матрицей // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 63. С. 60-71.
Микушина В.А., Смолин И.Ю. Численное моделирование деформирования и разрушения пористой алюмооксидной керамики на мезоуровне // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2019. №. 58. С. 99-108.
Седов Л.И. Механика сплошной среды: в 2 т. СПб.: Лань, 2004. 528, 560 с.
Wilkins M.L.Computer Simulation of Dynamic Phenomena. Berlin: Springer-Verlag, 1999. 246 p.
Schlather M., Malinowski A., Menck P.J., Oesting M., Strokorb K. Analysis, simulation and prediction of multivariate random fields with package Random Fields // Journal of Statistical Software. 2015. V. 63 (8). P. 1-25.
Smolin I.Yu, Zimina V.A., Sablina T.Yu., Sevostyanova I.N., Gorbatenko V.V., Kulkov S.N. Experimental and numerical investigation of strain inhomogeneity in zirconia during a Brazilian test // International Journal of Solids and Structures. 2022. V. 256. Art. 111978.
Кульков С.Н., Смолин И.Ю., Микушина В.А., Саблина Т.Ю., Севостьянова И.Н., Горбатенко В.В. Исследование локализации деформации в хрупких материалах при их испытаниях методом "бразильского теста" // Известия вузов. Физика. 2020. Т. 63, № 6 (750). С. 70-76.
Ayachit U. The ParaView Guide: A Parallel Visualization Application. Kitware Inc., 2015. 276 p.