Розглянуто поведінку порошкових матеріалів, властивості яких чутливі до третіх інваріантів напружень і швидкостей деформацій. Знайдено тензорно-нелінійні співвідношення між напруженнями та швидкостями деформацій для ізотропного стисливого матеріалу. Сформульовано обмеження на матеріальні параметри моделі, що забезпечують її коректність. У межах розвинутих модельних уявлень одержано оцінки осьового та радіального тиску під час пресування в матриці, що обертається. Встановлено, що трьохінваріантні моделі більш точно описують зниження робочих параметрів у разі збільшення швидкості кручення, ніж моделі, що містять перші два інваріанти.

Рассмотрено влияние схемы нагружения и условий, ограничивающих макроскопические деформации, на кинетику уплотнения и накопление деформаций в твердой фазе при спекании материалов с бимодальным распределением пор. Установлено, что активное нагружение интенсифицирует уменьшение маленьких пор. При этом наиболее эффективным является сочетание спекания со всесторонним сжатием. В то же время наличие кинематических ограничений (частичное или полное закрепление поверхности) существенно тормозит уменьшение больших пор, обеспечивая тем самым возможность управления пористой структурой.

Предложена теоретическая методика нахождения порога протекания и эффективной проводимости композитов, получаемых на основе полидисперсных порошковых смесей проводящей и изоляционной фаз. Изучено влияние соотношения размеров частиц проводящей и изоляционной фаз на порог протекания и эффективную проводимость в композите. Обсуждены вопросы численного моделирования микроструктуры, эффективных свойств и порога протекания в композитах.

Зазначено, що модель спікання матеріалів із бімодальним розподілом пор формулюється як узагальнення континуальної ізотропної теорії спікання. На відміну від відомих моделей, які містять лише один параметр поведінки - пористість, запропонована модель характеризується двома значеннями пористості для кожного типу пор. Рівняння їх еволюції, а також узагальнені коефіцієнти в'язкості та Лапласівський тиск (потенціал спікання) визначаються шляхом аналізу на комірці.

Створено теоретичну методологію, яка дозволяє дослідити еволюцію бімодальної пористої структури у реальних макроскопічних тілах під час спікання з урахуванням неоднорідностей, прикладених зовнішніх сил і кінематичних обмежень. Базуючись на теоретичних концепціях сучасної мікромеханіки, розроблено замкнену реологічну теорію спікання біпористого середовища, яка передбачає врахування значень внутрішніх параметрів стану, що характеризують структуру порового простору, а саме: вміст пор певного розміру та для кожного з цих параметрів сформульовано рівняння еволюції, які узгоджуються зі структурою біпористого тіла та законом збереження маси. З використанням розробленої континуальної теорії спікання біпористих матеріалів за допомогою комп'ютерного моделювання досліджено процеси спікання за одновісного навантаження агломерованих порошків і одержання багатошарових градієнтних фільтрувальних матеріалів з порошку сталі ШХ15 за методом сухого радіально-ізостатичного пресування з подальшим спіканням. Показано, що бімодальна пориста структура може бути джерелом генерування дефектів під час спікання, якщо певні ділянки межі не є вільними. Удосконалено технологічний процес одержання багатошарових пористих проникливих матеріалів, за яким використовуються порошки сталі ШХ15.

Розглянуто особливості поведінки каркасного матеріалу, комірки якого містять порошок, під час спікання. Аналіз базується на моделюванні цього процесу за допомогою методів континуальної теорії спікання. Відповідні обчислення виконано за допомогою методу скінченних елементів. Особливу увагу приділено спотворенню комірок та еволюції розподілу порошку в них під час спікання. За умови зчеплення порошку зі стінками каркаса встановлюються такі сполучення розмірів комірок та стінок, а також значення початкової пористості, за яких можливе утворення внутрішніх порожнин між спеченим порошком та стінками каркаса.

Рассмотрено поведение пористых материалов с бимодальным распределением пор по размерам под воздействием внешних сил и кинематических ограничений. Использовано численное моделирование на основании континуальной теории спекания. Изучено влияние частичного и полного закрепления поверхности спекаемых образцов. Найдены соответствующие распределения больших и малых пор. Установлена чувствительность этих распределений к внешним ограничениям и закреплениям.

Исследована микронеоднородность распределения температуры и ее влияние на реологическое поведение эффективной дисперсно-пористой среды при пропускании электрического тока через медный порошок с частицами сферической формы, покрытыми оксидным слоем. Показана необходимость учета микронеоднородности распределения температуры для описания температурной зависимости реологического поведения эффективной дисперсно-пористой среды при электрическом нагреве.

На основе теории пластичности пористого тела с помощью компьютерного моделирования методом конечных элементов исследовано напряженно-деформированное состояние вблизи сферического и конического индентора при различных свойствах индентируемого материала. Проанализировано распределение плотности в окрестности индентора в зависимости от свойств пористого тела и условий трения между индентором и пористым телом. Приведены диаграммы нагружения в зависимости от склонности к дилатансии и внешнего трения. Уделено внимание возникновению и форме навалов вокруг индентора.

В рамках теории пластичности пористого тела с помощью компьютерного моделирования методом конечных элементов исследовано напряженно-деформированное состояние вблизи сферического и конического инденторов при различных свойствах индентируемого материала. Проанализировано распределение плотности в окрестности индентора в зависимости от свойств пористого тела и условий трения между индентором и пористым телом. Приведены диаграммы нагружения в зависимости от склонности к дилатансии и внешнего трения. Отмечены возникновение и форма навалов вокруг индентора.

Рассмотрено компьютерное моделирование процесса волочения порошковой проволоки на основе метода конечных элементов. Для описания поведения материала порошкового сердечника предложена модель пластичности пористых и гранулированных сред с плоскими дефектами, учитывающая эффект разносопротивляемости при растяжении и сжатии, а также склонность к дилатансии. Исследован процесс уплотнения сердечника при волочении порошковой проволоки после одного и 6-ти проходов. Обнаружена существенная поперечная неоднородность в распределении плотности порошкового сердечника. Установлены зависимости характера уплотнения порошкового сердечника от начальной пористости и доли плоских дефектов.

Рассмотрены особенности винтовой экструзии пористых заготовок, содержащих поры и плоские трещиноподобные дефекты. Проанализированы влияние плоских дефектов на распределение пористости и темплокального разрыхления в процессе деформирования. Исследование проведено в рамках модифицированной теории пластичности пористых тел с использованием метода конечных элементов. Установлено, что распределение пористости чувствительно к содержанию плоских дефектов. При достижении определенного содержания плоских дефектов происходит "опрокидывание" распределения пористости: ее значения на периферии больше, чем в центре. Влияние плоских дефектов на накопленную деформацию и, как следствие, на измельчение структуры менее существенно. Установлено, что использование противодавления способно подавлять развитие дефектов, несколько снижая при этом эффективность измельчения.

Запропоновано модифіковану континуальну модель спікання біпористого матеріалу. Разом із в'язкою текучістю матриці, зумовленою потенціалом спікання, також враховується потік вакансій з дрібних пор до крупних. Можливості модифікованої теорії для врахування вищезгаданих явищ використано для прогнозування та пояснення впливу обмежень на локальне розпушення та нестійкість під час спікання. Зазначено можливі шляхи використання одержаних результатів.

Розглянуто процес радіального пресування трубчастої заготовки з порошку металу, що супроводжується одночасним обертанням цієї заготовки синхронно із внутрішнім стрижнем відносно зовнішньої стінки прес-форми. Подібна схема пресування компактних (безпористих) матеріалів відома під назвою "high-pressure tube twisting" та використовується з метою покращання структури і конструктивних властивостей трубчастого виробу шляхом накопичення деформацій. На відміну від компактного матеріалу, поведінка порошкової заготовки визначається як зміцненням твердої фази, так і ущільненням за рахунок поступового зменшення об'єму пор. Саме це і визначає своєрідність поведінки пористих матеріалів у сформульованих умовах що й потребує використання теорії пластичності пористих тіл. Додаткові припущення щодо кінематичних обмежень надали змогу знайти явні вирази для зміцнення матеріалу і тиску пресування в аналітичному вигляді. Одержаний аналітичний розв'язок є багатопараметричним і описує вплив, який чинять на величину тиску пресування константи зміцнення матеріалу, початкова та кінцева густина пресовки, ступінь взаємного повороту стінок прес-форми. Проведений аналіз надав змогу встановити, що короткочасне прикладання зсувних деформацій, зумовлених взаємним обертанням елементів прес-інструмента, у будь-якому випадку надає змогу знизити величину поточного робочого тиску в ході пресування. Зазначено, що за умови тривалого пресування зміцнення матеріалу твердої фази пористого тіла, зумовлене додатковими зсувними деформаціями, може призводити до зростання радіального тиску за однакової кінцевої густини.Момент переходу від стадії зменшення тиску до стадії його збільшення суттєво залежить від того, наскільки зміцнюваним є матеріал порошку. Тобто, обертання матриці доцільно використовувати для порошків, матеріал яких ближче до ідеально-пластичного. У більшості випадків обертання матриці протягом усього процесу пресування доцільно використовувати лише у разі не дуже значного ущільнення достатньо пористих заготовок. У разі ж ущільнення до малої пористості доцільніше обертати стінки матриці лише в кінці процесу ущільнення.

Вдосконалено фундаментальні теоретичні засади методу акустичної дефектоскопії сирих пресовок та слабкоспечених матеріалів. Запропоновано теоретичну методику визначення пружних властивостей пористих матеріалів порошкового походження з розподіленими мікродефектами. Нелінійно-пружну різноопірну (різна жорсткість на розтяг та стиск) поведінку такого матеріалу описано шляхом мікромеханічного осереднення на представницькій комірці. Відповідно до механіки композитів, геометрія комірки при цьому відображає структуру гетерогенного матеріалу, а граничні умови на представницькій комірці надають можливість пов'язати напружено-деформований стан на макро- та мезорівнях. Осереднення здійснено шляхом комп'ютерного моделювання за допомогою методу скінченних елементів з адаптивною сіткою, яка автоматично згущувалась у місцях великого градієнта напружено-деформованого стану. Структура представницької комірки відповідає матеріалу порошкового походження з "недосконалими", частково відшарованими, контактами між частинками. У запропонованій моделі реологічний відгук пористого пошкодженого матеріалу задається трьома модулями пружності, а структура такого матеріалу описується двома внутрішніми параметрами стану: пористістю та ступенем відшарування контактів між частинками. Тобто модулі пружності є функціями пористості й пошкодженості. Відповідно обраховано цілу низку значень кожного з модулів пружності для певного дискретного діапазону густини та пошкодженості. Перевага такого підходу полягає саме в спрямованості на матеріали порошкового походження, а не взагалі на будь-які пошкоджені матеріали, що надає змогу за допомогою методів механіки мікронеоднорідних матеріалів врахувати реальну структуру пошкодженого матеріалу. Розроблена структурно чутлива модель пружності надала змогу знайти залежність між дефектністю пористого зразка та резонансною частотою його вільних коливань.