ИСТИНА

В данной работе исследуется разрушение трёхслойной балки в условиях трёхточечного изгиба. В качестве критерия разрушения выбрано условие превышения максимального допустимого растягивающего напряжения. Для анализа используется линейно-упругая постановка задачи. В силу формирования диффузионного контакта слоев в процессе СВС-технологии эффекты расслоения не рассматриваются. Выводится зависимость, определяющая предельную допустимую нагрузку для трёхслойной балки, как функцию величины нагрузки, механических и геометрических параметров балки. Полученные результаты были применены к задаче определения оптимальных пропорций слоёв, которые бы обеспечили балке наилучшую прочность на трёхточечный изгиб, при условии, что материалами слоёв выбраны интерметаллид - TiAl, керамика – TiB и металл - Ti, исходя из технологической необходимости с учетом зависимости параметров от температуры. В решении учитывается возможность начала процесса разрушения со среднего или даже верхнего слоя. Для данных материалов показано, что причиной разрушения являются слои TiB (средний слой) и Ti (нижний слой) и для максимизации предельной допустимой нагрузки для композитной балки необходимо минимизировать толщину TiAl (верхнего слоя). Проводится аппроксимация экспериментальных данных зависимостей модуля Юнга и предела прочности материалов слоев от температуры. Модель расширяется на случай термоупругого поведения материала. Приводятся примеры зависимости предельной нагрузки не только от пропорций толщин слоев, но и от температуры в диапазоне от 20 до 1000 градусов Цельсия. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-19-00040, https://rscf.ru/project/22-19-00040/