Исследование материалов различной физической природы с использованием метода кольского и его модификаций

• Автор: Сергеичев, Иван Валерьевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
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. Метод Кольского и его модификации
1.4. Результаты динамических испытаний материалов
1.4.1 .Металлы и сплавы
1.4.1.1 Армко-железо и стали
1.4.1.2 Алюминий и его сплавы
1.4.3. Горные породы
1.4.5. Грунтовые среды
1.5. Выводы к главе
ГЛАВА 2. МЕТОД КОЛЬСКОГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРЕЗНОГО СТЕРЖНЯ ГОПКИНСОНА И ЕГО МОДИФИКАЦИИ
2.1. Основные положения метода Кольского
2.1.1. Математическая модель РСГ
2.1.2. Вывод основных зависимостей метода Кольского
2.2. Анализ применимости метода РСГ
2.2.1. Анализ инерционных эффектов
2.2.2. Анализ погрешностей регистрации волн деформации в стержнях
2.2.3. Погрешности проведения эксперимента
2.2.4. Точность построения динамической диаграммы
2.3. Экспериментальная установка для высокоскоростного деформирования материалов
2.4. Модификации метода Кольского с использованием разрезного стержня Гопкинсопа
2.4.1. Модификация метода Кольского для исследования влияния истории изменения скорости деформации
2.4.2. Модификация метода Кольского для исследования свойств малоплотных материалов при высокоскоростном циклическом деформировании
2.4.3. Метод прямого удара
2.5. Выводы к главе
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ РЯДА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
3.1. Армко-железо
3.1.1. Армко-железо партии
3.1.1.1. Исследование влияние скорости деформации и температуры на механические свойства
3.1.1.2. Исследование влияния истории нагружения на механические свойства армко-железа
3.1.2. Армко-железо партии
3.1.2.1. Исследование влияние скорости деформации, историй ее изменения и
Д температуры на механические свойства
3.1.2.2 Исследование влияния ударно-волнового нагружения на механические
свойства
3.1.2.2а. Взрывное нагружение и подготовка образцов
3.1.2.26. Результаты испытаний
3.2. Исследование динамических свойств некоторых сталей
3.2.1 Сталь ЗОХГСА
3.2.1.1 Влияние скорости деформации, истории ее изменения и температуры на механические свойства стали ЗОХГСА
3.2.1.2 Влияние предварительного ударно-волнового нагружения па механические
^ свойства стали ЗОХГСА
3.2.2 Стали 20и09Г2С
3.3. Исследование динамических свойств алюминиевых сплавов АК-6, АМг-6, АД-
3.3.1. Влияние скорости деформации и температуры на механические свойства алюминиевых сплавов
3.3.2. Исследования влияния истории нагружения на механические свойства алюминиевых сплавов
3.5. Выводы к главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТ1 ЮМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

4.1. Исследование динамической сжимаемости грунтовых сред
4.1.1. Модификация метода Кольского для динамических испытаний мягких грунтов .

4.1.2. Анализ особенностей измерения динамических характеристик мягких грунтов методом Кольского
4.1.2.1. Выбор геометрии ограничивающей обоймы и длины образца
4.1.2.2. Результаты численных расчетов
4.1.2.3.Анализ эффектов трения
4.1.3. Результаты испытаний песка
4.1.4. Методика построения единой кривой динамической сжимаемости грунта
4.2. Исследование динамических свойств некоторых горных пород
4.2.1. Методы испытаний и образцы
4.2.2. Результаты статических испытаний
4.2.3. Результаты динамических испытаний
4.2.3.1. Мрамор
^ 4.2.З.2. Гранит габбро-диабаз
4.3. Исследование динамической сжимаемости древесины
4.3.1. Испытуемые образцы
4.3.2. Определение диаграмм деформирования древесины при различных углах ориентации волокон
4.3.3. Зависимость прочности древесины от ориентации волокон и скорости деформации
4.4. Выводы к главе
5. Выводы по работе
Список литературы

В настоящее время основными методами исследования динамических свойств материалов при скоростях деформации ё=103с"' являются копровые испытания и метод разрезного стрежня Гопкинсона. Копровые испытания достаточно просты в реализации и позволяют достичь больших степеней пластических деформаций, однако, не позволяют регистрировать развитие деформации во времени, поскольку регистрируется только скорость удара и зависимость Р~1. При этом не учитываются волновые процессы в образце или элементах нагружающего устройства. Метод разрезного стержня Гопкинсона обладает существенными преимуществами: корректным теоретическим обоснованием, универсальностью применения (модификации метода позволяют проводить испытания на одноосное сжатие и растяжение, кручение и сдвиг, на двухосное и комбинированное нагружение), высокой информативностью (регистрируются не только процессы развития во времени напряжения и деформации в образце, но контролируется и исходная нагружающая волна) и достоверностью получаемых результатов. Кроме того, этот метод позволяет регистрировать историю изменения скорости деформации в процессе деформирования.
Анализ результатов испытаний некоторых классов материалов показал, что практически все рассмотренные материалы в большей или меньшей степени обнаруживают положительную чувствительность к скорости деформации и отрицательную к температуре. Для большинства рассмотренных металлов и сплавов можно отметить, что эта чувствительность снижается с ростом прочности материала. Имеются практически важные материалы, свойства которых при скоростях деформации ~103с_| на сегодняшний день исследованы слабо. К таким материалам относятся, например, древесина, горные породы. Имеется недостаток в достоверных опытных данных по динамической сжимаемости и прочностным свойствам мягких грунтов в диапазоне давлений 0.05-0.5 ГПа при скоростях деформации —103с"'.