Моделирование механических свойств материалов, подвергаемых одноосному растяжению в состоянии сверхпластичности

Разработка технологий сверхпластической газовой формовки требует точного описания деформационного поведения материала. Основной экспериментальный метод исследования такого поведения – механические испытания на растяжение плоских образцов с постоянной скоростью деформации. Поскольку полученные экспериментально кривые «напряжение-деформация» отражают механизмы деформации и эволюцию микроструктуры материала, их точное определение является важным аспектом материаловедения. Описываемые механические испытания происходят при высоких температурах, что затрудняет использование экстензометров, поэтому определение деформации осуществляется исключительно по перемещению захватов. Такой подход игнорирует неоднородность течения материала в образце в ходе его формоизменения, что приводит к ошибкам в рассчитываемых данных о напряжении и деформации. В данной работе для исследования особенностей течения материала была сформулирована конечно-элементная модель, позволяющая решать задачу механики сплошной среды в плосконапряжённой постановке. Была разработана процедура идентификации механических свойств материала, учитывающая неоднородность формоизменения образца с помощью конечно-элементного моделирования. Процедура была применена для построения модели течения алюминиевого сплава системы Al–Mg–Fe–Ni и успешно верифицирована на экспериментальных данных образцов с альтернативной геометрией рабочей зоны. Для автоматизации построения модели материала согласно разработанной методике был создан специализированный программный комплекс.