Метод прогнозирования прочности пористой керамики

Abstract

Описана модель разрушения керамических материалов, согласно которой керамика рассматривается как пористый неоднородный материал композиционной структуры. Учитывается роль пор как концентраторов напряжений, при этом имеют значение их размеры, геометрическая форма и ориентация относительно направления действия наибольших растягивающих напряжений. В качестве разрушающего принято напряжение на поверхности пор в местах наибольшей концентрации, равное пределу прочности связующей фазы керамики. Рассмотрены вероятные размеры и форма пор исходя из размеров кристаллов наполнителя и их объемного содержания. Предложены модель разрушения и метод математического определения прочности керамики, в котором учитываются прочность компонентов, их объемное содержание, форма и размеры возможных внутренних дефектов.

Описано модель руйнування керамічних матеріалів, згідно з якою кераміка розглядається як пористий неоднорідний матеріал композиційної структури. Враховується роль пір як концентраторів напруг, при цьому мають значення їх розміри, геометрична форма і орієнтація щодо направлення дії найбільших розтягуючих напруг. В якості руйнівного прийнято напруга на поверхні пор в місцях найбільшої концентрації, рівне межі міцності сполучною фази кераміки. Розглянуто ймовірні розміри і форма пір виходячи з розмірів кристалів наповнювача і їх об'ємного вмісту. Запропоновано модель руйнування і метод математичного визначення міцності кераміки, в якому враховуються міцність компонентів, їх об'ємний вміст, форма і розміри можливих внутрішніх дефектів

We describe a model of fracture of ceramic materials, wherein ceramic is considered as a porous inhomogeneous material with a composite structure. We take into account that pores act as stress raisers, and thus allow for their dimensions, geometry and orientation to the direction of maximum principal loads. For the critical stress, we take the stress on the pore surface in zones of the highest stress concentration that is equal to the tensile strength limit of the bond phase of the ceramic. We analyze probable dimensions and geometry of pores, based on the dimensions of crystals and their volume ratios. As a result, we propose a fracture model and a method of mathematical prediction of the strength of ceramic that takes into account the strength of components, their volume ratio, and shape and dimensions of probable internal defects.