Исследование внутренней структуры неоднородных материалов при нагружении с помощью компьютерного томографа

Объектом исследования являются сложно структурированные материалы, изготовляемые с помощью аддитивных технологий. Цель работы – разработка методики для определения функциональной связи между внутренней структурой неоднородных материалов и диаграммой нагружения с помощью компьютерного томографа. В рамках выполнения проекта была разработана методика исследования внутренней структуры и напряженно-деформированного состояния неоднородного образца при одноосном сжатии с применением рентгеновской компьютерной томографии. Для исследования образцов было использовано устройство для передачи осевого усилия на неоднородный образец. На основе данных синхронизированных испытаний для неоднородных образцов были получены величины пористости, объемной деформации, объема пор на каждом шаге нагружения, диаграммы нагружения для каждого образца, зависимости между углом эллиптичности и модулем упругости, пределом пропорциональности, зависимости между пористостью и модулем упругости, пределом пропорциональности. В ходе выполнения проекта отмечено изменение структурных свойств при нагружении. Было показано, что до определенной критической нагрузки происходит увеличение объема у флюидонасыщенных неоднородных образцов, при последующем нагружении объем уменьшается и возвращается к исходной пористости. Определен вид регрессионной модели, описывающей функциональную зависимость влияния эллиптичности на модуль упругости, верхний и нижний пределы текучести для пористых физических объемов с и без жидкости. Было показано, что на линейном участке упругие свойства пористой модели могут быть пересчитаны на основе приведенных регрессионных моделей, а влияние мезопористости может быть учтено формулой смеси. Дополнительно было определено, что пластическая часть модели характеризуется только влиянием макропоры. Показано, что наличие жидкости в поре сдвигают вверх регрессионные модели, то есть характер функциональной зависимости не изменяется, но увеличиваются абсолютные значения функции. Определено, что при пластических деформациях влияние мезопористости на верхний и нижний пределы текучести уменьшалось вследствие закрытия мезопор.