Процесс разрушения и диаграммы состояния некоторых полимерных материалов при высокоскоростном ударе

• Автор: Гайтукиева, Зарита Хазировна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ПОВЕДЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ

ДЕЙСТВИИ ВЫСОКИХ ДИНАМИЧЕСКИХ ДАВЛЕНИЙ И

1.1 Уравнение состояния твердых тел и полимерных материалов

1.2 Ангармонизм и функция Грюнайзена полимеров.

1.3 Модели расчета функции Грюнайзена

1.4 Поведение полимерных материалов при ударноволновом нагружении.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ РАЗГОНА МАКРОЧАСТИЦ И ОБЪЕКТЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Современные источники высоких динамических давлений
2.2 Объекты исследования.
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИМПУЛЬСНОГО
НАГРУЖЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ
3.1 Термодинамические и упругопластические параметры исследуемых полимеров на фронте ударной волны
3.2 Исследование функции Грюнайзена полимеров
3.3 Температурная зависимость функции Грюнайзена.
3.4 Зависимость функции Грюнайзена от пористости.
3.5 Диаграммы состояния исследуемых полимеров
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ РАССМОТРЕНИЕ НЕКОТОРЫХ
АСПЕКТОВ УДАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ.
4.1 Описание этапов ударного взаимодействия и расчет изменения
температуры на фронте ударной волны.
4.2 Теоретическое описание процесса разрушения полиметилметакрилата
при высокоскоростном ударе.
4.3 Расчет параметров состояния твердых тел в экстремальных
условиях.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4
ГЛАВА 5 КРАТЕРООБРАЗОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ
ПРИ УДАРНОВОЛНОВОМ НАГРУЖЕНИИ
5.1 Процесс кратерообразования в полиэтилене
5.2 Формы кратера и разрушение ПММА при высокоскоростном
5.3 Исследование процесса динамического нагружения композиционного материала на основе полиуретана КМГ1.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Показано, что в настоящее время существуют уравнения состояния металлов, работающие в широком диапазоне давлений и температур, а также, что высокоэнергетическое динамическое воздействие на полимеры и композиционные материалы на их основе изучено не достаточно полно как в экспериментальном, так и в теоретическом плане. Исходя из вышеизложенного анализа определяются задачи диссертации. Во 2 главе описаны современные методы ударноволновых нагружений веществ и объекты исследования, выбранные в качестве модельных. Глава 3 посвящена исследованию зависимости функции Грюнайзена от температуры и плотности полимеров. Показано, что при увеличении плотности полимера в ударных экспериментах функция Грюнайзена, рассчитанная с учетом пористости, приближается к значению ур без учета пористости. Построены диаграммы состояния ПЭ и полистирола. В главе 4 проведены теоретические расчеты температуры на фронте ударной волны из энергетических соображений и исходя из теории ударной волны. Рассмотрено разрушение на периферии мишени из плексигласа с помощью системы волн, образующихся при импульсном воздействии на хрупкое вещество. Представлена теоретическая модель для расчета упругой составляющей давления в мишени при ударном нагружении. Проведен расчет параметров состояния и диаграммы состояния для ПЭ по предложенной модели. В главе 5 продолжено исследование процесса кратерообразования в плексигласе. Исследованы зависимости геометрических размеров кратеров от плотностей ударника и мишени. Используя современные теоретические модели, рассчитана зависимость глубины кратера в плексигласе от массовой скорости. Проведена оценка объема кратера в плексигласе. Впервые исследован процесс высокоскоростного разрушения КМП. Построены зависимости геометрических размеров кратера от времени. Проведена оценка изменения диаметра кратера и кинетической энергии удара в КМП от времени. ГЛАВА 1 ПОВЕДЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ . Уравнение состояния является основным соотношением в физике высоких динамических давлений. Оно содержит информацию о свойствах среды и позволяет переходить от одного термодинамического потенциала к другому, теоретических переменных К, Т к переменным Р, Т. Вначале устанавливается функциональная зависимость той или иной величины от температуры и объема, а затем с помощью экспериментальных данных определяются числовые параметры в этих зависимостях. Такой метод назван методом потенциалов. Этот метод позволяет записать уравнения состояния в аналитическом виде, что имеет определенные преимущества при его определении и при работе с ним. Рассмотрим твердое тело при температуре Т равной 0, считая атомы покоящимися и расположенными в узлах кристаллической решетки. В этих условиях с позиций уравнения состояния необходимо, чтобы модель твердого тела удовлетворяла требованию правильно описывала силы притяжения, возникающие при их сближении. Силы в твердом теле обусловлены в основном взаимодействием внешних электронов. По характеру межатомных сил взаимодействия кристаллические твердые тела подразделяются на четыре главных типа ионные кристаллы, молекулярные кристаллы, валентные кристаллы и металлы. К ионным кристаллам относятся вещества, элементами которых являются положительные и отрицательные ионы. Это главным образом неорганические соединения, являющиеся хорошими диэлектриками. Кулоновскос взаимодействие медленно спадает с расстоянием. Вследствие этого, для вычисления электростатической энергии ионного кристалла, приходится суммировать парные взаимодействия ионов по всей решетке. Маделунга, зависящая от структуры решетки. Основные силы отталкивания в ионных кристаллах обусловлены перекрытием электронных оболочек ионов и зависят от межатомного расстояния. При увеличении межатомного расстояния следует учитывать взаимодействие лишь ближайших соседей. Разноименные ионы могут иметь различные радиусы, тогда приходится учитывать перекрытие не только между ближайшими разноименными ионами, но и между ближайшими одноименными, имеющими больший радиус. В результате для ионных кристаллов получается следующий вид потенциала
г
1. ЛЧЬ,К постоянные подлежащие определению, у г3.