На современном уровне развития машиностроения предъявляются повышенные требования к применяемым в конструкциях материалам, в частности, к легким и прочным металлам и сплавам. Существует потребность в металлах и сплавах с высоким комплексом физико-механических свойств с целью оптимизации и усовершенствования конструкций машин, уменьшения массы изделий и затрат энергии, повышения срока службы устройств.
В последние годы, наноструктурные материалы привлекают все больше и больше внимания со стороны сообщества материаловедов. Нанокристаллические материалы обладают различной формой и обладают уникальными химическими, физическими, а также новыми свойствами и качествами, которые принципиально отличаются от обычных крупнозернистых поликристаллических материалов, таких как высокая твердость и прочность, улучшение трибологических свойств,
сверхпластичности при низких температурах и т.д. Поэтому получение металлов и сплавов, обладающих наноструктурой, имеет существенное значение при изготовлении изделий в космической, электротехнической и биомедицинской областях.
В настоящее время разработано и развивается несколько методов получения объемных ультрамелкозернистых материалов с размером зерен около 100 нм. Их возможно получать методами порошковой технологии, включая компактирование прессованием и спекание из тонкодисперсных порошков. Методы порошковой металлургии имеют ряд недостатков, среди которых: загрязнение образцов при подготовке порошков или их консолидации, сохранение некоторой остаточной пористости при компактировании, увеличение геометрических размеров получаемых образцов. Данных недостатков удается избежать при использовании методов интенсивной пластической деформации (ИПД), заключающихся в деформировании материала с большими степенями деформации при относительно низких температурах порядка в условиях высоких приложенных давлений. Также требования по созданию материалов с высокими характеристиками можно удовлетворить применением объемных наноструктурных материалов, но и путем изменений поверхностного слоя.
Методом компьютерного моделирования проведен анализ экспериментов по высокоскоростному растяжению плоских образцов из магниевого сплава МА8.
Разработан алгоритм и опробована вычислительная методика расчета высокоскоростного растяжения с учетом влияния на сопротивления пластическому течению скорости деформации, температуры и степени пластической деформации.
Создана вычислительная модель для численного анализа механического поведения магниевых сплавов с использованием программного комплекса ANSYS Workbench 13.
Показана принципиальная возможность моделирования процессов динамического растяжения образцов с учетом протекания деформационного упрочнения сплавов для степени пластической деформации ~ 20 %.
Проведен ряд вычислительных экспериментов высокоскоростное растяжение образцов при скоростях нагружения 5, 10, 15, 20 м/с. Проведен анализ механического поведения конструкционных магниевых сплавов на примере МА8 при высокоскоростной деформации.
На основе анализа результатов лабораторных экспериментов определены постоянные модели механического поведения для сплава МА8 . Выполнены оценки изменения напряжений, скоростей деформаций и температуры в процессе деформирования образца.
На основе анализа достоверности полученных численно данных, выявлено что результаты полученные с использованием модели Джонсона- Кука, не полно отражают реальную картину деформации и разрушения образцов.
В связи с этим существует необходимость более детальной разработки модели поведения материала, более точно согласовывающие с экспериментальными данными, а именно дополнительного введения в расчетную модель критерия разрушения и выбора модели появления и роста трещин.
