книги / Упругопластическое деформирование и разрушение материалов при импульсном нагружении
..pdfустанавливали на индуктор импульсной электромагнитной установки (рис. 134, а). В качестве элемента, нагружающего кольцевой образец, использовали кольцо из нескольких слоев алюминиевой фольги. При разряде батареи конденсаторов на индуктор в нем протекает электри ческий ток большой амплитуды, взаимодействующий с противополож но направленным током, наведенным в нагружающем кольце, ко торое расширяясь нагружает кольцевой образец по его внутренней поверхности.
Для моделирования дефектов в материале в каждом образце было выполнено по 24 равностоящих сквозных отверстия (рис. 134, б). Дефекты различных групп моделировали сверлением отверстий раз личного диаметра: все 24 отверстия диаметром 4 мм (два образца), все 24 отверстия диаметром 0,8 мм (два образца), три отверстия диаметром
4 мм, |
девять— 1,8 мм, |
двенадцать — 0,8 мм в последовательности |
4; 0,8; |
1,8; 0,8; 1,8; 0,8; |
1,8; 0,8; 4 мм и т. д. (два образца). |
Все шесть опытов выполнены при одном фиксированном значении емкости конденсаторов и напряжения их зарядки (450 мкФ и 2,6 кВ). Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют об их качест венном соответствии изложенной модели процесса дробления: в случае отверстий одного диаметра (одна группа дефектов, Де малое) разру шения наблюдаются практически по всем дефектам — 21 и 23 фрагмен та при диаметре отверстий 4 мм, по 23 фрагмента в обоих опытах при диаметре отверстий 0,8 мм.
При наличии трех групп отверстий, т. е. трех групп дефектов раз
личного уровня (Aemax = Бтах — <4nin) число фрагментов значительно меньше — 12 и 14 в обоих опытах.
В этом случае разрушения происходят по двум группам более эф фективных дефектов (отверстиям диаметром 4 и 1,8 мм). Разрушения по отверстиям диаметром 0,8 мм не развивались вследствие попадания их в область действия волн разгрузки до момента достижения в них предельных деформаций.
Представленное в настоящей работе моделирование, несмотря на его ограниченность (число мест возможных разрушений, связанных с
’различными дефектами структуры реального материала, гораздо боль ше рассмотренного; расположение этих дефектов по материалу носит случайный характер), позволило установить определяющее влияние на формирование фрагментов кольца при его импульсном расшире нии разброса предельных (разрушающих) деформаций материала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агеев Н. П., Каратушин С. И. Механические испытания металлов при высоких температурах и кратковременном нагружении.— М. : Металлургия, 1968.—
280 с.
2.Алехин В. ПШоршоров М. X. Структурные особенности кинетики микроиластической деформации вблизи свободной поверхности твердого тела // ФХОМ.— 1974,— № 4 .— С. 107— 121.
3.Альтшулер Л . В. Применение ударных волн в физике высоких давлений II УФН.— 1965.— 85, № 2.— С. 197—258.
4.Альтшулер Л. В., Новиков С. А., Дивное И. И. Связь критических разруша ющих напряжений со временем разрушения при взрывном нагружении метал
|
лов / / Докл. АН СССР.— 1966.— 166, № 1.— С. '67—70. |
|
5. |
Альтшулер Л. В., Бражник М. ИТелегин Г . С. Прочность и упругость |
же |
|
леза и меди при высоких давлениях ударного сжатия // ПМТФ.— 1971.— № |
6 .— |
|
С. 159— 166. |
|
•6 . |
Баум Ф. А ., ОрленкоЛ.I7.J Станюкович К. ПЧелышев В. П., Шехтер Б. И. // |
|
|
Физика взрыва.— М. : Наука.— .1975!— 704 с. |
|
7.Беляев В. И., Зинкевич В. И. Механические свойства нержавеющей стали и титанового сплава, определяемые при высокоскоростном растяжении /I ФХОМ.— 1973.— № 2 .— С. 153— 156.
8 . Беляев В. И., Ковалевский В. Н., Смирнов Г. В. и др. Высокоскоростная де
формация металлов.— Минск : Наука и техника, 1976.—' 224 с.
9. Бережной И. А., Герасимов Я. В., Ивлев Д. Д. О некоторых моделях, построен
ных на основе механизмов упругости, вязкости и пластичности с переменными определяющими параметрами /7 МТТ.—. 1974.— № 1.— С. 36—43.
10.Бетехтин В. ИЖу р к о в С. Н. Временная и температурная зависимость прочнос ти твердых тел /7 Пробл. прочности.— 1971.— № 2 .— С. 39—44.
11.Бленд Д . Теория линейной вязкоупруго.сти.—'М. Мир, 1965.— 200 с.
12.Блох В. И. Теория упругости.— Харьков : Харьковский университет, 1964.— 483 с.
13.Броберг К. Б. Ударные волны в упругой и улругопластической среде.— М. : Госгортехиздат, 1959.— 116 с.
J4. Васин Р. А ., Ленский В. С., Ленский Э. В. Динамические зависимости между напряжениями и деформациями // Механика. Пробл. динамики упругопластическнх сред.— М. : Мир, 1975.— С. 7—38.
15.Викторов В. В., Шапиро Г , С. Об определении динамических диаграмм растя жения металлов при умеренно высоких скоростях деформации // МТТ.— 1968.—
№ 2.
16.Витман Ф. Ф., Степанов В. А. Влияние скорости деформирования на сопротив
|
ление деформированию металлов при скоростях удара 10а |
10* м/с // Некоторые |
|
|
пробл. прочности твердого тела.— М .: Изд-во АН СССР, |
1959.— С. 208—221. |
|
17. |
Волошенко-Климовицкий Ю. Я • Динамический' |
предел текучести.— М. : Нау |
|
|
ка, 1965.— 180 с. |
пластичности II Микропластич- |
|
18. |
Гилман Дж. Дж. Мнкродннаыическая теория |
||
, |
ность.— М. : Металлургия, 1972.— С. 18—36. |
|
|
46. |
Минеев В. Н., Зайдель Р. |
М. Вязкость воды и ртути при ударном нагруже |
|
47. |
нии Н ЖЭТФ.— 1968.— 54, |
№ 6 .— С. 1633—1639. |
|
Нигматулин Р. И., Холин Н. И. К модели |
упругопластической среды с fine |
||
ly |
локационной кинетикой |
пластического |
деформирования // МТТ.— 1974.— |
№4.— С. 131— 146.
48.Никифоровский В. С. О кинетическом характере разрушения твердых тел /У ПМТФ.— 1976.— № 5.— С. 150—157.
49. Новиков С. А., Дивное И. ИИв анов А. Г. Исследование разрушения стали, алюминия и меди при взрывном нагружении II Физика металлов и металлове дение.— 1966.— 21, № 4.— С. 608—615.
50.Новиков С. А., Синицына Л. М. О влиянии давления ударного сжатия на ве личину критических напряжений сдвига в металлах II ПМТФ.— 1970.— № 6 .—
С.107— 110.
51.Писаренко Г С., Петушков В. Г.\ Степанов Г. В., Фот Н. А. Механические свойства некоторых металлов при высокоскоростном растяжении // Пробл. проч ности.— 1970.— № 7.— С. 3—8.
52.Писаренко Г. С., Лебедев А. А. Деформирование и прочность материалов при
|
сложном напряженном состоянии.— Киев : Наук, думка, 1976.— 416 с, |
|
53. |
ПоповС. М. Абсолютная вязкость стали/7 Инженерный |
сб.— 1941.— 1.— |
54. |
№ 1.— С. 27—36. |
1973.— 156 с. |
Пух В. П. Прочность и разрушение стекла.— М. Наука, |
55.Работное Ю. Н. Модель упругопластической среды с запаздыванием текучес ти // ПМТФ.— 1968.— № 3.— С. 45—54.
56; Работное Ю. Н., Милейко С. Т. Кратковременная ползучесть.— М. |
Нау |
ка.— 1970.— 224 с. |
|
57. Работное Ю. Н. Теория прлзучести // Механика в СССР за 50 лет.— М. |
Нау |
ка, 1972.— С. 119— 154. |
|
58.Работное Ю. Н. Элементы наследственной механики твердых тел.— М. Наука, 1977.— 384 с.
59.Рахматулин X. А ., Демьянов Ю. А. Прочность при интенсивных кратковре менных нагрузках.— М. : ФМ, 1961.— 400 с.
60. Регель В. Р.г Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е. Кинетическая природа проч ности твердых тел.— М. : Наука, 1974.— 560 с.
61.Майборода В. П., Кравчук А. С., Холин Н. Н. Скоростные деформирование конструкционных материалов.— М. Машиностроение, 1986.— 264 с.
62.Сахаров А. Д., Зайдель Р. М., Минеев В. Н., Олейник А. /’.Эксперименталь ное исследование устойчивости ударных волн и механических свойств вещества
при высоких давлениях и температурах // ДАН СССР.— 1964.— 159, № 5.—
С.1019— 1022.
63.Соколовский В. В. Распространение упруговязкопластических волн в стерж
нях // ПММ.— 1948.— 12, № 3.— С. 261—280.
64.Степанов Г В. Упругопластическое деформирование материалов под действием импульсных нагрузок.— Киев : Наук, думка, 1989.— 226 с.
65.Степанов Г. В., Харченко В. В. Связь напряжений и деформаций в металлах
при воздействии |
импульсной нагрузки/ / Пробл. прочности.— 1984,— № |
Ц .— |
С. 32—37. |
Маковей В. А. Трещиностойкость низкоуглеродистой |
|
6 6 . Степанов Г В., |
стали |
при динамическом нагружении // Пробл. прочности.— 1986.— № 11.— С. 38—41. 67. Суворова Ю. В . Запаздывание текучести в сталях // ПМИФ.— 1968.— № 3 .—
С. 55—62.
6 8 . Тарасов Б. А . О количественном описании откольных повреждений// ПМТФ.—
1973.— № 6 .— С. 137— 140.
69. Франц Р., Дафи Дж. Динамическая кривая напряжение — деформация при кручении для алюминия 1100-0 в случае резкого увеличения скорости деформа
ции // Механика.— 1972.— Hs 4.— С. 140—160.
70.Хашин 3. Упругие модули неоднородных материалов // Амер. о-во инж.-мех. Сер. Е. Прнкл. механиха,— 1962.— 29, № 1.— С. 159— 167.
71.Шемякин Е. И. Динамические задачи теории упругости и пластичности.— Но восибирск : Изд-во Ноносиб. ун-т.— 1968.— 336 с.
72.Эпштейн Г И., Кайбышев О. А. Высокоскоростная деформация и структура металлов.— М .: Металлургия, 1972.— 198 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Список основных условных обозначении |
|
|
|
|
|
|
10 |
|||||
Ч а с т ь 1. |
ДЕФОРМИРОВАНИЕ |
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ |
МАТЕРИАЛОВ С |
|
||||||||
ВЫСОКОЙ |
СКОРОСТЬЮ |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||
Глава первая. Анализ влияния |
на |
сопротивление |
материала |
деформирова |
|
|||||||
нию режима нагружения |
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|||
1. Связь процессов нагружения |
и |
деформирования |
конструкционных |
матери |
|
|||||||
алов |
|
. . . . . . |
. |
l |
i |
t |
|
I |
13 |
|||
2 . Уравнение состояния металлов, учитывающее упрочнение и разупрочне |
|
|||||||||||
ние |
|
. |
|
|
. - |
................................. |
|
|
|
|
. |
18 |
3. Уравнение |
состояния |
металлов на основе дислокационной модели' пласти |
|
|||||||||
ческого |
течения' |
. |
|
. |
. . . . |
|
|
. . . . |
22 |
|||
4. Влияние истории нагружения в металлах на основе дислокационной моде |
28 |
|||||||||||
ли пластического течения |
. . |
. |
|
|
. . . |
|
|
|||||
5. Сопоставление различных подходов к описанию чувствительности метал |
|
|||||||||||
лов к истории предшествующего нагружения |
|
|
|
|
|
35 |
||||||
6 . Реологическая модель материала, чувствительного к скорости деформации |
40 |
|||||||||||
и истории |
нагружения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Глава вторая. Экспериментальные |
методы |
исследования |
процесса |
высоко |
44 |
|||||||
скоростной |
деформации |
материала |
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. Выбор режима нагружения при высокоскоростных механических испыта |
47 |
|||||||||||
ниях материалов |
|
. . . |
. |
|
. |
|
. . . . |
|
||||
2 . Влияние жесткости цепи нагружения испытательной установки на закон |
51 |
|||||||||||
нагружения |
при ударном растяжении |
. |
.................................. |
|||||||||
3. Напряженное состояние образца при ударном растяжении (сжатии) |
58 |
|||||||||||
4. Выбор образца и динамометра для высокоскоростных испытаний на растя |
63 |
|||||||||||
жение |
|
. . |
. . . |
|
. |
. . . |
|
|
. . |
|
|
|
5. Установки для высокоскоростных испытаний на растяжение |
. . . |
66 |
||||||||||
6 . Устройства для испытаний на растяжение с повышенными скоростями . |
74 |
|||||||||||
7. Влияние длины рабочей части образца на регистрируемую диаграмму де |
77 |
|||||||||||
формирования |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|||
Глава третья. |
Характеристики |
прочности |
и пластичности |
конструкционных |
|
|||||||
металлических материалов при высоких скоростях деформации |
|
|
80 |
|||||||||
1. Прочность и пластичность металлов при скоростях |
растяжения до 5 • |
10* с- 1 |
82 |
|||||||||
2. Испытание на растяжение с высокой скоростью металлических листовых |
|
|||||||||||
материалов |
|
|
|
|
. . . |
|
|
|
|
92 |
||
3. Сопротивление сжатию со скоростью выше 10® с ” 1 |
432........................................... |
|
|
|
94 |
|||||||
4. Коэффициент вязкости металлических материалов при деформировании со |
|
|||||||||||
скоростью до 10* с* |
1 |
|
............................................................... |
|
|
|
|
|
|
97 |
5. Анализ связи напряжений н деформаций в металлах в диапазоне скоростей
деформации до 10е с- 1 на основе дислокационной модели |
|
|
102 |
|||||||
6 . Высокоскоростные испытания материалов на сдвиг |
|
|
|
|
111 |
|||||
7. Определение |
сопротивления |
материалов |
деформации |
методом |
|
динамиче |
|
|||
ского |
внедрения |
конического |
индентора |
|
|
|
|
|
113 |
|
Ч а с т ь |
II. |
ДЕФОРМИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ В ПЛОСКИХ ВОЛНАХ |
|
|||||||
НАПРЯЖЕНИЙ |
|
|
|
|
|
|
|
118 |
||
Глава четвертая. Распространение продольных волн |
в |
стержнях |
|
и плитах |
118 |
|||||
1. Распространение |
продольных |
упругих |
волн в |
ступенчатых |
|
стержнях |
121 |
|||
2. Распространение |
упругопластических воли нагрузки |
в тонких |
стержнях |
123 |
||||||
3. Распространение плоских волн в вязкопластичном материале с линейным |
132 |
|||||||||
упрочнением |
|
. |
|
|
. |
. |
|
|||
4. О скорости распространения упругопластических ударных волн в метал |
138 |
|||||||||
лах |
|
|
. . . |
. . . . . . |
|
|
||||
5. Распространение |
упругой цилиндрической волны в тонком диске |
142 |
||||||||
6 . Волны напряжений-в тонкой |
пластине, |
вызванные движением |
с |
постоян |
148 |
|||||
ной скоростью поверхностной |
погрузки |
|
|
|
|
|
||||
Глава пятая. Методы экспериментального исследования поведения |
материа |
154 |
||||||||
лов в плоских |
волнах нагрузки |
|
|
|
|
|
|
|||
1. Пневмопороховяя установка для ударного нагружения материалов плос |
|
|||||||||
кой волнойч |
. |
|
|
|
. |
|
|
156 |
2.Связь сигнала диэлектрического датчика давления и параметров нагрузки
3.Схемы регистрации давления в плоских волнах диэлектрическими датчи
|
ками |
|
|
. |
|
|
|
. |
162 |
4. |
Построение тарировочной |
кривой |
диэлектрического датчика давления |
164 |
|||||
5. |
Экспериментальная зависимость |
электрического сигнала в системе провод |
168 |
||||||
|
ник—диэлектрик—проводник от |
параметровiволны |
нагрузки |
||||||
6 . Измерение сопротивления |
сдвигу за фронтом плоской волны нагрузки ди |
173 |
|||||||
|
электрическими датчиками |
давления |
. . |
|
|
||||
7. |
Определение скорости волны упругой разгрузки |
|
|
176 |
|||||
Глава шестая. Деформирование материала |
в плоской волне |
нагрузки |
179 |
||||||
1. Адиабаты .некоторых |
конструкционных |
материалов |
при |
ударном сжатии |
|
||||
|
со скоростью до i 000 |
м/с |
. |
|
|
. |
|
|
180 |
2. |
Сопротивление сдвигу за фронтом плоских волн |
. . . |
. |
185 |
|||||
3. |
Затухание упругого |
предвестника |
при |
распространении |
упругопластиче |
190 |
|||
|
ской волны по материалу |
. |
|
. |
................................................... |
||||
4. |
Численное моделирование затухания упругого предвестника плоской вол |
|
|||||||
|
ны нагрузки ............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
. |
194 |
5. |
Нагружение стали давлением выше |
13 ГПа,вызывающим фазовый переход |
200 |
6 . Уплотнение пористых материалов |
|
|
°.05 |
|
Глава седьмая. Откольное разрушение в плоских упругопластических |
волнах |
|
||
нагрузки |
. ». |
|
|
222 |
1. Анализ волновых |
процессов при развитии откола ................. |
. . . . |
223 |
|
2 . Экспериментальное исследование откольной прочности металлов |
228 |
|||
3. Определение прочности соединений листовых материалов при импульсном |
|
|||
нагружении |
|
|
|
232 |
4. Разрушение стекла при импульсномнагружении .............................................. |
|
|
234 |
|
5. Экспериментальное определение откольной прочности с учетом реологи |
|
|||
ческого поведения |
материала ................................................................................. |
|
|
237 |
6 . Экспериментальное определение характерного времени откольного разру |
|
|||
шения ..................... |
. .............................. |
. |
. |
240 |
7. Развитие разрушения материала в области откола ..................... .... |
|
|
245 |
|
8 . Взаимосвязь сопротивления деформации при одноосном напряженном состо |
|
|||
янии и разрушающих напряжений при отколе ................. |
|
« |
249 |
9. Корреляция между |
энергетическими |
характеристиками |
разрушения |
рас |
|
||||||
|
пространением трещины и отколом |
|
|
|
|
|
|
252 |
|||
Ч а с т ь III. ХРУПКОЕ |
РАЗРУШЕНИЕ |
И ДРОБЛЕНИЕ |
МАТЕРИАЛОВ |
|
|||||||
ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРУЖЕНИИ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Глава восьмая. Динамическая трещиностойкость сталей и дробление кольце |
|
||||||||||
вых элементов при радиальном расширении |
|
|
. |
. |
258 |
||||||
1. |
Характеристики динамической трещиностойкости материалов |
259 |
|||||||||
2. |
Методики испытаний |
на |
динамическую |
трещиностойкость |
сталей кольце |
|
|||||
3. |
вых образцов |
. |
. |
•. . . |
...................................... |
|
. . |
. |
260 |
||
Влияние скорости нагружения на трещиностойкость закаленной |
стали |
265 |
|||||||||
4. |
Трещиностойкость низкоуглеродистой стали при динамическом нагруже |
|
|||||||||
|
нии ....................................................................... |
|
|
|
|
. |
. . . |
|
|
268 |
|
5. |
Дробление металлического кольца при импульсном нагружении |
. |
|
271 |
|||||||
6. |
Экспериментальное |
изучение дробления |
металлических |
колец |
|
276 |
|||||
7. Дробление колец при наличии концентраторов различного уровня |
|
278 |
|||||||||
Список литературы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
282 |
Научное издание
Степанов Геннадий Владимирович
УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРУЖЕНИИ
Художествеиный редактор И. П. Антонюк. Технический редактор А. М, Капустина,
Корректоры Чорная, Ц. Г. Бузиашвили
ИВ М |
И 276 |
|
|
|
С дано |
в набор 24.01.91. Подп. в пгч. 13 07.91. Формат 60X90/16. Бум. газетная Л ит. гари; |
|||
Выс. печ. Уел. печ. л. 1&.0. Уел. кр.-отт. 18.0. Уч.-изд. л . 18,46. Тираж 790 экз. З а к аз; I—-2974 |
||||
Цена б р. 10 к. |
|
|
||
И здательство |
« Н ау ко м |
думка» |
252601 Киев, ул. Репина, 3. |
|
О тпечатано с |
матриц Головного |
предприятия республиканского производственного ооъеди» |
||
.неаня |
«Лол игра фкннга» |
252057 |
KH( J , ул. Довженко, 5, в городской Типографии, |
|
202310. |
Нестеров. Львовской оба., уд. Горького, 8, Зак. 2076. |