Напряженное состояние в металле с дефектами при пропускании импульсов электрического тока

Abstract

Приведены результаты численного моделирования напряженно-деформированного состояния металлического тела с дефектами типа макротрещин и пор, возникающего при пропускании импульсного электрического тока высокой плотности. С использованием метода конечных элементов исследована кинетика локального нестационарного напряженно-деформированного состояния металла вблизи дефектов при действии импульсов электрического тока и механической нагрузки. Показано, что в результате указанного термомеханического воздействия в окрестности дефектов формируются локальные области остаточной напряженности, влияющей на уровень максимальных напряжений при последующем механическом нагружении. Эффект возможного "залечивания ” микродефектов кристаллической решетки при локальном термомеханическом воздействии иллюстрируется результатами моделирования с использованием метода молекулярной динамики.

Наведено результати числового моделювання напружено-деформованого стану металевого тіла з дефектами типу макротріщин і пор при пропусканні імпульсного електричного струму високої густини. Із використанням методу скінченних елементів досліджено кінетику локального нестаціонарного напружено-деформованого стану металу поблизу дефектів при дії імпульсів електричного струму і механічного навантаження. Показано, що в результаті указаного термомеханічного впливу в околі дефектів формуються локальні області залишкової напруженості, яка має вплив на рівень максимальних напружень при наступному механічному навантаженні. Ефект можливого “заліковування” мікродефектів кристалічної решітки при локальному термомеханічному впливі проілюстровано на результатах моделювання з використанням методу молекулярної динаміки.

Numerical simulation results are given for the stress-strain state of a metallic body with defects like macrocracks and voids subjected to action of high-density electric current pulses.Using the finite-element method we studied the kinetics of local nonstationary stress-strain state of the metal in the vicinity of defects under action of electric current pulses and mechanical load. It is shown that the above thermomechanical loading results in generation of local residual stress zones in the defect vicinity, which zones have an impact on the maximal stress level during the following mechanical loading. The effect of probable healing of crystal grid defects due to local thermomechanical action is illustrated by the numerical simulation results, which incorporate the molecular dynamics method.