Z przyjemnością informujemy, że Rada Naukowa IPPT PAN nadała mgr. inż. Saketh Virupakshi stopień doktora w dziedzinie nauk inżynieryjno-technicznych, w dyscyplinie inżynieria mechaniczna i wyróżniła jego rozprawę doktorską. Tytuł rozprawy brzmi: „Micromechanical modelling of voided FCC and HCP polycrystals in inelastic regime” (w języku polskim: „Modelowanie mikromechaniczne polikryształów o sieci A1 i A3 z pustkami w zakresie niesprężystym”). Promotorem jest prof. dr hab. Katarzyna Kowalczyk-Gajewska z IPPT PAN a promotorem pomocniczym: dr inż. Karol Frydrych z IPPT PAN.
Fot.1., od lewej: dr Saketh Virupakshi, prof. Katarzyna Kowalczyk-Gajewska, Priyanka Ganji (żona doktora). Fot.2. Obrona doktoratu w IPPT PAN
W pracy wykorzystano analizy numeryczne i podejście mikromechaniczne do wyjaśnienia mechanizmów rządzących pękaniem ciągliwym i opisania jego wpływu na makroskopową odpowiedź porowatych monokryształów i polikryształów o symetrii sieci A1 i A3. W przeprowadzonych analizach uwzględniono istotne mechanizmy deformacji na poziomie lokalnym i zastosowano odpowiednie schematy przejścia mikro-makro. Zastosowano konstytutywny model plastyczności kryształów zależny od prędkości odkształcenia, uwzględniający mechanizmy poślizgu i bliźniakowania. W modelu uwzględniono ewolucję krytycznego naprężenia ścinającego (CRSS), na którą wpływa interakcja między różnymi układami poślizgu i bliźniakowania, oraz schemat reorientacji kryształu na skutek bliźniakowania. Przedstawiono szczegółowe wyniki symulacji numerycznych modeli komórek elementarnych monokryształów i polikryształów z pustkami, przeprowadzonych z wykorzystaniem metody elementów skończonych (CPFEM), analizując wpływ anizotropii plastycznej, stanu naprężenia i warunków brzegowych na wzrost, koalescencję i zapadanie się pustek występujących w monokryształach i polikryształach o sieci A1 i A3.
Praca bada również możliwość opisu odpowiedzi mechanicznej porowatych kryształów i polikryształów za pomocą mikromechanicznych modeli pola średniego. Sformułowany w pracy model pola średniego wykorzystuje addytywny schemat Mori-Tanaka dla porowatych monokryształów oraz model trójskalowy oparty na addytywnym schemacie samouzgodnionym dla porowatych polikryształów. Oba modele zostały zwalidowane w oparciu o analizy numeryczne pełnego pola. Dodatkowo, wykorzystując proponowany model mikromechaniczny, sformułowano kryterium plastyczności podobne do kryterium Gursona-Tvergaarda-Needlemana dla kryształów porowatych, a jego przewidywania porównano z istniejącymi modelami i zwalidowano w odniesieniu do wyników numerycznych dla komórek elementarnych. Ten nowo zaproponowany warunek plastyczności dobrze nadaje się do wdrożenia w ramach metody elementów skończonych, podobnie do istniejących implementacji Linga i in. (2016), wykorzystywanych do przewidywania rozwoju uszkodzeń w kryształach porowatych.
Wyniki pokazują, że analizy numeryczne i podejście mikromechaniczne są skutecznymi narzędziami do zrozumienia związku między mikrostrukturą materiału, w tym symetrią sieci krystalicznej, a obserwowanymi scenariuszami wzrostu pustek i powiązanymi zmianami w odpowiedzi makroskopowej materiałów metalicznych.
