Экспериментальный анализ процессов деформирования и разрушения материалов при скоростях деформации 102-105 c-1

• Автор: Брагов, Анатолий Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 329 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ
ДЕФОРМАЦИИ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1. Нагружающие устройства
1.2. Средства регистрации
1.3. Методики динамических испытаний
1.3.1. Копровые испытания
1.3.2. Кулачковый пластометр
1.3.3. Методика раздачи кольцевых образцов
1.3.4. Метод Тейлора
1.3.5. Автоматизация проведения динамических испытаний и обработки результатов
1.3.6. Методика Кольского с применением разрезного стержня Гопкинсона
1.4. Экспериментальные методы изучения динамических свойств мягких
грунтов
1.5. Основные результаты динамических испытаний материалов
1.5.1. Металлы и сплавы с гранецентрированной кубической структурой (ГЦК)
1.5.2. Металлы и сплавы с объемно-центрированной кубической структурой (ОЦК)
1.5.3. Полимерные и композиционные материалы
1.5.4. Исследование влияния истории изменения скорости деформации
1.5.5. Экспериментальные данные о динамических свойствах мягких грунтовых сред
1.6. Основные выводы по главе

ГЛАВА 2. МЕТОД КОЛЬСКОГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРЕЗНОГО СТЕРЖНЯ ГОПКИНСОНА И ЕГО МОДИФИКАЦИИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Основные положения методики Кольского
2.2. Анализ применимости методики Кольского
2.2.2. Анализ эффектов, определяющих погрешности регистрации упругих волн в стержнях
2.2.3. Факторы, определяющие погрешности обработки полученных результатов
2.3. Модификации методики Кольского
2.3.1. Вариант методики Кольского для исследования влияния эффектов истории изменения скорости деформации
2.3.2. Модификация метода РСГ для исследования эффекта Баушингера
2.3.3. Способ получения динамической диаграммы деформирования образца при постоянной скорости деформации
2.4. Выводы по главе 2:
ГЛАВА 3. ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Экспериментальный комплекс для традиционных динамических испытаний конструкционных материалов
3.2. Устройства для нагружения РСГ
3.2.1. Пневматические нагружающие устройства
3.2.2. Применяемые ударники
3.3. Разрезные стержни Гопкинсона
3.3.1. Разрезные стержни Гопкинсона для испытания на сжатие
3.3.2. Варианты РСГ для испытаний на растяжение
3.3.3. Испытание материалов при сдвиге
3.3.4. Модификация РСГ для исследования эффекта Баушингера
3.3.5. Модификация метода Кольского для определения параметров
динамической трещиностойкости
3 .4. Автоматизация съема и обработки экспериментальной информации в методе Кольского
3.4.1. Комплекс измерительно-регистрирующей аппаратуры
3.4.2. Программа съема и обработки экспериментальной информации
3.5. Результаты динамических испытаний конструкционных материалов
3.5.1. Результаты испытаний ряда металлов и сплавов
Алюминий и его сплавы
Исследование связи микроструктурных и механических свойств
алюминия при высокоскоростном деформировании
Медь
Железо и стали
Исследование трещиностойкости материалов
3.5.2. Полимерные в композиционные материалы
3.5.3. Керамики
3.5.4. Древесина
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ДИНАМИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ И ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА МЯГКИХ ГРУНТОВ
4.1. Модификация метода Кольского для динамических испытаний мягких грунтов
4.1.1. Основные соотношения модифицированного метода РСГ
4.1.2. Анализ применимости модифицированного метода Кольского для динамических испытаний мягких грунтов
4.2. Методика изучения ударной сжимаемости мягких грунтов в плоских волнах нагрузки
4.2.1. Газовая пушка
4.2.2. Реализация методики отражения
Глава 1
инерционной массы, по тарировочным зависимостям определяют силу, а затем
ускорение.
Широкое применение получили пьезоэлектрические преобразователи-акселерометры [122,152], в которых используют пьезоэлементы, работающие на сжатие или сдвиг. Они представляют собой инерционную массу, соединенную с пьезоэлементом, размещенном на контактном устройстве. Акселерометры с чувствительным элементом, работающим на сдвиг, имеют более высокую резонансную частоту. Преимущества пьезоэлектрических преобразователей -акселерометров - широкий диапазон рабочих частот, большая ударная прочность, простота конструкции, относительно небольшие размеры. Недостатки -большое выходное сопротивление, зависимость выходного сигнала от длины кабеля. Массовая скорость измеряется с помощью этих акселерометров с погрешностью 9-11% [152].
Для измерений смещений в процессе деформирования грунтов часто используются индуктивные преобразователи. Работа таких преобразователей основана на зависимости индуктивного и активного сопротивлений катушки с переменным током от перемещений подвижного элемента (якоря), связанного с объектом исследования. В результате относительного смещения, вызванного волновым или иным воздействием на подвижный шток (или другой элемент), изменяются сопротивление магнитной цепи и индуктивность катушки. За счет этого генерируется электрический сигнал, величина которого связана с перемещением. Погрешности регистрации этими датчиками смещений по данным [152] составляют 30%.
Скорость частиц среды (массовая скорость) при проведении испытаний в полевых условиях измеряется' индукционными преобразователями, представляющими собой соленоид, размещенный в металлическом корпусе [125]. В соленоиде располагается железный сердечник, который может свободно перемещаться в нем. Волна сжатия в грунте приводит в движение корпус датчика и соединенный с ним соленоид, в то время как сердечник остается неподвижным.