Определяющие факторы откольного разрушения твердых тел в плоских ударных волнах

• Автор: Разоренов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 242 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Особенности деформирования и разрушения
твердых тел в ударных волнах
§1.1. Уравнения одномерного движения сжимаемых сред. Ударные волны
§1.2. Структура волн сжатия и разрежения в упругопластическом теле
и в среде с фазовыми превращениями
§1.3. Откольное разрушение твердых тел. Волновые взаимодействия
при отколе
§1.4. Методы измерения откольной прочности
Глава 2. Методы генерации ударных волн и регистрации газодинамических параметров в динамических экспериментах
Введение
§2.1. Взрывные генераторы динамических давлений
§2.2. Генерация ударных волн в твердых телах воздействием
импульсного ионного пучка
§2.3. Методы непрерывной регистрации профилей скорости
движения вещества
Емкостные датчики скорости поверхности образца
Лазерные измерители скорости движения свободных
и контактных поверхностей образцов
Глава 3. Влияние условий нагружения, температуры
и внутренней структуры металлов на сопротивление отколъному разрушению
§3.1. Измерения динамического предела упругости и откольной
прочности легированных конструкционных сталей
§3.2. Разрушение металлов в ударных волнах
различной амплитуды и длительности
§3.3. Сопротивление откольному разрушению свинца и олова
при плавлении в волне разгрузки
§3.4. Влияние начальной температуры на откольную прочность металлов
§3.5. Влияние термообработки и полиморфного превращения
на сопротивление динамическому разрушению стали 40Х

§3.6. Откольная прочность высокочистого титана
§3.7. Динамическая прочность монокристаллов меди
§3.8. Откольное разрушение монокристаллов молибдена и ниобия
§3.9. Высокоскоростное деформирование и разрушение монокристаллов
цинка при повышенных температурах
§3.10. Вариации динамической прочности металлов по объему образца
§3.11. Обсуждение результатов
Глава 4. Краевые эффекты при отколе
§4.1. Анализ влияния краевых эффектов на характер разрушения
образцов при отколе
§4.2. Критическая энергия полного отрыва откольного элемента
Глава 5. Особенности разрушения хрупких гомогенных
материалов при ударно-волновом воздействии
Введение
§5.1. Волна разрушения в ударно-сжатом стекле
§5.2. Математическое моделирование волны разрушения в стекле
§5.3. Динамическая прочность стекла и плавленного кварца
§5.4. Сопротивление динамическому разрушению монокристаллов
кварца, рубина и сапфира
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Исследования поведения веществ при интенсивных импульсных воздействиях ориентированы, как правило, на прогнозирование реакции материалов и конструкций на динамические нагрузки. Изучение прочностных свойств материалов в условиях ударных нагрузок систематически началось с конца сороковых - начала пятидесятых годов. Они были ориентированы главным образом на решение прикладных задач, связанных в основном с оборонной тематикой, проблемами термоядерного синтеза и противометеоритной защиты и т.п. В работах советских и зарубежных ученых за последние десятилетия получен обширный материал по исследованию разнообразных свойств веществ при высоких давлениях, температурах и скоростях деформирования. В настоящее время, особенно с окончанием “холодной войны” и резкого падения спроса на подобную информацию со стороны прикладной науки и техники, встает вопрос о применении полученных знаний для развития физики твердого тела, физики прочности, материаловедения, более глубокого понимания развития процесса разрушения вещества, тех внутренних и внешних факторов, определяющих его развитие и характер.
Бурное развитие в последнее десятилетие компьютерной техники и численных методов механики сплошных сред привело к значительному прогрессу в применении математического моделирования для прогнозирования действия на различные материалы взрывов, высокоскоростного соударения, лазерных и корпускулярных импульсов. Однако, реализация такого подхода зачастую сдерживается недостатком и противоречивостью имеющихся данных о механических свойствах конструкционных материалов в условиях ударно-волнового нагруже-

мельчение внутренней структуры материала при полиморфном переходе. Расчетным путем [30,31] установлено, что полиморфизм материала, подверженного ударным нагрузкам, приводит к качественному изменению поля течений и, как следствие, оказывает существенное влияние на окончательное распределение разрушений в нем.
Динамические методы диагностики основаны на использовании связи количественных и качественных параметров структуры и эволюции волн сжатия и разрежения, которые можно зафиксировать в эксперименте, со свойствами среды. Измерения автомодельных течений типа стационарной ударной волны или простой волны Римана позволяет по найденным из экспериментов кинематическим параметрам определить свойства исследуемого вещества, характеризующие его реакцию на ударную нагрузку.
Проведение экспериментов при различных начальных условиях и интенсивностях ударных волн дает базу для построения калорического уравнения состояния Е = Е(Р,У) в области Р-У -диаграммы, перекрытой адиабатами Гюгонио и Пуассона [1]. Анализ полей давления и скорости при ударно-волновом нагружении релаксирующих сред дает основу для определения кинетических закономерностей процессов упругопластического деформирования, разрушения, химических и фазовых превращений.
Каждая экспериментальная точка на ударной адиабате определяется по результатам измерений двух независимых параметров ударного сжатия, как правило, скорости ударной волны и массовой скорости за ударным скачком. Давление, удельный объем и удельная внутренняя энергия ударно-сжатого вещества вычисляются затем на основании законов сохранения массы, импульса и энер-