Структурно-механическая модель для описания эффекта Портевена–Ле Шателье

Несмотря на почти 200-летнюю историю с момента открытия возникновения в определенных режимах деформирования большинства сплавов эффекта прерывистой пластичности, последний продолжает оставаться привлекательным объектом исследования механиков и физиков. Развиваются как экспериментальные, так и теоретические исследования, на основе которых разрабатываются различные математические модели, краткий обзор которых приведен в настоящей работе. С учетом стохастического характера проявления эффекта Портевена–Ле Шателье, включая пространственно-временное распределение полос сдвига, изменение отклика при монотонном деформировании, обнаруживаемые в натурных и численных экспериментах по деформированию образцов из различных сплавов, значительный интерес представляют также методы математического описания и анализа получаемых результатов.
На стадии разработки структуры формулируемой модели проанализированы физические механизмы, ответственные за возникновение эффекта Портевена–Ле Шателье. В качестве основных приняты два механизма: 1) формирование скоплений атомов примесей в окрестностях временно остановленных на препятствиях дислокаций; 2) захват атомов легирующих элементов медленно движущимися дислокациями. Для описания эффекта предложена модель одноосного растяжения стержня при кинематическом нагружении, основанная на структурно-механическом подходе. Сформулированы основные определяющие и эволюционные соотношения, базирующиеся на описании физических механизмов взаимодействия дислокаций с примесными атомами.
Приведена двухэтапная процедура идентификации модели, основанная на методах статистического анализа и вейвлет-преобразования. Представлены результаты применения идентифицированной модели для описания рассматриваемого эффекта при деформировании образцов из сплава Al–Mg.