Информация о докладе

Моделирование пластического поведения металлических материалов под воздействием высокоскоростных нагрузок:
эффект скорости воздействия и термического разупрочнения

Чжао Шисян
(кафедра теории упругости имени Н.Ф. Морозова СПБГУ)

В условиях высокоскоростных нагружений пластическая деформация зачастую сопровождается заметным адиабатическим повышением температуры. При таких процессах становится крайне важным учитывать влияние скорости воздействия и явления термического разупрочнения. Для описания совместного влияния скорости деформации и температуры обычно рассматривается принцип температурно-скоростного соответствия. Считается, что повышение напряжения, вызванное большими скоростями деформации, может быть эффективно смоделировано путем снижения температуры. Математически эта зависимость часто выражается в мультипликативной форме σ=f_1 (ε_p,ε ̇ ) f_2 (ε_p,T). Соответствующие эмпирические модели, например, модель Джонсона-Кука, обычно создаются введением дополнительных и эмпирических компонентов, зависящих от скорости деформаций и температуры, в классические модели, изначально разработанные для квазистатических случаев. Такие модели позволяют описывать динамическое пластическое поведение материалов при умеренных скоростях нагружения и широко применяются для решения инженерных задач. Однако экспериментальные исследования показывают, что эти модели оказываются непригодными для адекватного описания диаграмм деформирования металлических материалов в широком диапазоне температур и скоростей деформации. Это приводит к существенной потери точности в моделировании поведения металлических материалов при быстро изменяющихся скоростях нагружения и температурах.
Релаксационная модель пластичности (РП), разрабатываемая докладчиком под руководством профессора Петрова Ю. В., рассматривает скоростную чувствительность материалов как проявление их временной чувствительности. В отличие от эмпирически полученной модели Джонсона-Кука, она была выведена из концепции инкубационного времени (или характерного времени релаксации). Кроме того, вместо принципа температурно-скоростного соответствия в данной модели используется принцип температурно-временного соответствия, в основе которого лежит зависимость характерного времени релаксации от температуры. Разработанная модель РП позволяет описывать отрицательное упрочнение, вызванное адиабатической диссипацией энергии. Результаты серии конечно-элементных моделирований с использованием модели РП подтверждают её точность и применимость.
Математические модели для описания и прогнозирования реакции материалов при экстремальных термомеханических воздействиях в основном имеют большое количество параметров. Разработан гибридный подход для определения оптимального набора значений параметров с применением Физически Информированной Нейронной Сети (PINN), который позволяет учитывать физические закономерности и улучшить обобщающую способность используемой модели.

Докладчики

• Чжао Шисян