Влияние микро- и наноразмерных частиц карбида кремния на характеристики термоупругости и установившейся ползучести вращающегося цилиндра из композита Al–SiC

Проведено исследование зависимости напряжений и деформаций ползучести вращающегося цилиндра, изготовленного из композита с алюминиевой матрицей, упрочненной частицами карбида кремния SiC, от времени. Изучено влияние равномерно распределенных микро- и наноразмерных частиц SiC на начальную термоупругость и деформацию установившейся ползучести. Поведение материала при ползучести описано с помощью модели Шерби, в которой параметры ползучести являются функциями температуры, а размер частиц составляет от 50 нм до 45,9 мкм. Рассматривалось деформирование цилиндра под действием стационарного температурного поля и силы инерции, обусловленной вращением цилиндра. С использованием уравнения равновесия, соотношений между напряжениями и деформациями, а также между деформациями и перемещениями получены дифференциальные уравнения второго порядка для перемещений с переменными коэффициентами, зависящими от времени. Решение этих дифференциальных уравнений совместно с соотношением Прандтля–Рейса и определяющими соотношениями ползучести материала позволило получить зависимость напряжений и деформаций ползучести от времени. Обнаружено, что минимальные эффективные напряжения достигаются в материале, упрочненном равномерно распределенными частицами SiC, объемная доля которых составляет 20%, а размер – 50 нм. Установлено, что на внутренней поверхности композитного цилиндра эффективное и окружные напряжения увеличиваются со временем, а на внешней поверхности изменяются незначительно.