Определение давления внутри пор

Определение пористости, структурных характеристик пор и давления газа в закрытых порах — важнейшая часть оценки физико-механических свойств материалов. По давлению внутри поры можно судить о степени прочностной надежности пористого объема изделия. Кроме того, данные о давлении позволят оптимизировать технологические процессы изготовления изделий, управлять их структурой и свойствами, избегать образования трещин на границах частиц, составляющих материал. В работе представлен метод расчета внутреннего давления в сферический поре, возникшей в материале изделия, изготовленном порошковой металлургией или аддитивными технологиями. Предложенный способ измерения внутреннего давления в поре основан на приложении к изделию внешнего давления, измерении перемещений точек поверхности поры и вычислении давления по разности смещений. При этом использованы известные решения задачи теории упругости о деформации сферической полости, расположенной в центре сферического полого шара. Полученные результаты могут быть использованы для оценки свойств и структуры изделий, полученных аддитивной технологией и порошковой металлургией, а также для совершенствования технологии их изготовления.

1. Jibowu T. A Review on Nanoporous Metals / Frontiers in Nanoscience and Nanotechnology. 2016. Vol. 2(4). P. 165 – 168. DOI: 10.15761/FNN.1000129

2. Basgul C., Yu T., MacDonald D., Siskey R., Marcolongo M., Kurtz S. Does annealing improve the interlayer adhesion and structural integrity of FFF 3D printed PEEK lumbar spinal cages? / J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2020. Vol. 102. 103455. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2019.103455

3. Jun L., Xiaolin C., Hooper G., Lim K., Woodfield T. Rational design, bio-functionalization and biological performance of hybrid additive manufactured titanium implants for orthopaedic applications: а review / J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2020. Vol. 105. 103671. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2020.103671

4. Luo S., Liu B., Tian J., Qian M. Sintering of titanium in argon and vacuum: Pore evolution and mechanical properties / Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2020. Vol. 90. 105226. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2020.105226

5. Kale A., Kim B.-K., Kim D.-I., Castle E., Reece M., Choi Sh.-H. An investigation of the corrosion behavior of 316L stainless steel fabricated by SLM and SPS techniques / Mater. Charact. 2020. Vol. 163. 110204. DOI: 10.1016/j.matchar.2020.110204

6. Bandyopadhyay A., Espana F., Balla V., Bose S., Ohgami Y., Davies N. Influence of porosity on mechanical properties and in vivo response of Ti6Al4V implants / Acta Biomater. 2010. Vol. 6. N 4. P. 1640 – 1648. DOI: 10.1016/j.actbio.2009.11.011

7. Егоров М. С., Красило М. С., Дедов М. Ю. Механические свойства спеченных материалов. Влияние пористости на пластичность порошковых сплавов / Фундаментальные основы механики. 2018. № 3. С. 143 – 149.

8. Пучка О. В., Вайсера С. С. К вопросу о повышении прочности пористых материалов / Международная науч.-практ. конф. «Наукоемкие технологии и инновации»: сб. докл. — Белгород, 2016. С. 332 – 337.

9. Bajare D., Kazjonovs J., Korjakins A. Lightweight Concrete with Aggregates Made by Using Industrial Waste / J. Sustain. Architect. Civil Eng. 2013. Vol. 4. N 5. P. 67 – 73. DOI: 10.5755/j01.sace.4.5.4188

10. Pavlenko A., Koshlak H., Cheilytko A., Nosov M. Study of the formation of gas-vapor in the liquid mixture / East.-Eur. J. Enterp. Technol. 2016. V. 4. N 5(82). P. 58 – 65. DOI: 10.15587/1729-4061.2016.75428

11. Ronneberg T., Davies C., Hooper P. Revealing relationships between porosity, microstructure and mechanical properties of laser powder bed fusion 316L stainless steel through heat treatment / Mater. Des. 2020. Vol. 189. 108481. DOI: 10.1016/j.matdes.2020.108481

12. Lopez-Pamies O., Castañeda P., Idiart M. Effects of internal pore pressure on closed-cell elastomeric foams / Int. J. Solids Struct. 2012. Vol. 49. N 19 – 20. P. 2793 – 2798. DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2012.02.024

13. Aboudi J., Arnold S., Bednarcyk B. Micromechanics of Composite Materials: A Generalized Multiscale Analysis Approach. — Elsevier, 2013. — 973 p.

14. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория упругости. — М.: Наука, 1987. — 246 с.

15. Бобылев А. В. Механические и технологические свойства металлов. — М.: Металлургия, 1987. — 208 с.