Механика деформируемого твердого тела в проектировании конструкций

Аддитивное производство проволочно-дуговой наплавкой позволяет создавать легкие и прочные металлические конструкции сложной формы при значительной экономии материала. Для достижения характеристиками прочности и ресурса материала значений, присущих катаному металлу, разрабатываются эффективные технологии наплавки, последующей термообработки, а также послойной проковки или обкатки наплавленного слоя линейного элемента сегментированной конструкции. Для выбора рациональных параметров аддитивного производства линейной металлической заготовки проволочно-дуговой наплавкой с послойной проковкой требуется понимать закономерности формирования искажений формы, локализации пластической деформации, распределения остаточных напряжений, эволюции микроструктуры и характеристик прочности материала. Построена и верифицирована математическая модель упругопластического деформирования заготовки и эволюции поля температуры в термоцикле наплавки с расчетом эволюции микроструктур, с помощью которой решен ряд задач. Для этого определены пластические свойства металлических сплавов АМг6, ВТ6 и сталей 12Х18Н10Т и AISI 308 в широком диапазоне скоростей деформаций. Установлено, что с увеличением интенсивности обработки давлением линейного элемента его кривизна меняет знак, что необходимо учитывать при выборе режимов послойной проковки [1]. Обнаружено, что послойная проковка уменьшает на порядок остаточную пористость алюминиевых сплавов, что важно для повышения усталостного ресурса изделий [2], а для измельчения зерна этих материалов по механизму статической рекристаллизации, увеличивающего статическую прочность и пластичность изделий, необходима тройная проковка каждого слоя [3], что впоследствии было подтверждено экспериментально. Предложен новый способ экспериментального определения остаточных напряжений для образца в форме бруса, подвергнутого односторонней пластической деформации, основанный на нарезке слоев с поверхности и измерении их кривизн. Для оценки эффективности технологических процессов определялись стандартные характеристики прочности и пластичности выращенных материалов.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 21-19-00715.