Автореферат (1143854)
Текст из файла
На правах рукописиМагазинов Сергей ГеннадьевичФОРМИРОВАНИЕ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ИМПУЛЬСОВ МАГНИТНОГОДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВСпециальность 01.04.13 — Электрофизика, электрофизические установкиАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукСанкт-Петербург— 2019РаботавыполненавФедеральномгосударственномавтономномобразовательномучреждении высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университетПетра Великого»Научный руководитель:доктор технических наук, старший научный сотрудникКривошеев Сергей ИвановичФедеральное государственное автономное образовательноеучреждение высшего образования «Санкт-Петербургскийполитехнический университет Петра Великого», профессоркафедры«Техникавысокихнапряжений,электроизоляционная и кабельная техника»,г.
Санкт-ПетербургОфициальные оппоненты:Фридман Борис Эммануиловичдоктор технических наук, старший научный сотрудник,Акционерное общество «НИИЭФА им. Д.В. Ефремова»,главныйнаучныйсотрудниклабораторииисточниковимпульсного, г. Санкт-ПетербургПинчук Михаил Эрнестовичкандидат технических наук,Федеральное государственное бюджетное учреждение науки«Институт электрофизики и электроэнергетики Российскойакадемии наук» заведующий лабораторией «Диагностикиплазмы», г.
Санкт-ПетербургВедущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки«Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе»,г. Санкт-ПетербургЗащита состоится «01» октября 2019 г. в 12:00 часов на заседании диссертационного советаД 212.229.16 при ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет ПетраВеликого» по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29, Главныйучебный корпус, ауд.
284.С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке ФГАОУ ВО «СПбПУПетра Великого». и на сайте https://www.spbstu.ru http://www.spbstu.ru/.Автореферат разослан «____» ___________ 2019 г.Учёный секретарь диссертационного советаА.С. РезникОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность диссертационного исследованияХарактерная для сильных импульсных магнитных полей высокая плотность энергииобуславливает их широкое применение при решении различных технологических задач,например магнитноимпульсная штамповка, магнитноимпульсная сварка и др., и в проведенииразличных физических экспериментов, связанных с исследованием материалов привысокоинтенсивных энергетических воздействиях.Одним из таких приложений является магнитноимпульсный способ формированияуправляемых импульсов давления, использование которого в задачах исследованияимпульсного нагружения хрупких диэлектрических материалов позволило выявитьхарактерные особенности процесса хрупкого разрушения при нагружении импульсамидавления микросекундной длительности.
Высокая адаптивность метода к различным схемамнагружения, используемым для исследования материалов под действием таких импульсов,делает привлекательным применение этого метода для исследования поведения проводящихматериалов.Определяющим для анализа результатов испытания материалов является не только знаниео его параметрах в статических условия, но и информация о параметрах импульсноговоздействия, приводящего к нарушению формы (деформированию) или разрушениюматериала.Импульсноедавление,формируемоемагнитноимпульснымспособом,определяемое токораспрелением в проводящих элементах и генерируемым магнитным полем,позволяет проблему измерения импульсного давления перевести в задачи выбора геометриимагнитной системы с известным токораспределением и измерения импульсного тока,протекающего в ней.Многофакторность процессов перехода материала из начального в деформированное илиразрушенное состояние требует использования не только различных схем нагружения, но иизучения этого перехода при различных уровнях и длительностях воздействия.
Известныеспособы исследования материалов в условия высокоскоростного нагружения позволяютпроводить исследования материалов, например при использовании откольных схемнагружения, при давлениях до нескольких десятков ГПа длительностью от пикосекунд домикросекунд, формируя при этом режимы деформирования со скоростями 105 1/с и более,полученные данные при этом используются для разработки или верификации уравненийсостояния материала. Известные методы испытания наряду с положительными свойствами(широкий диапазон генерируемых давлений, повторяемость результатов, отработанныеметодики измерения и т.д.) имеют некоторые особенности, связанные с трудностьювыявления параметров давления в зоне разрушения, традиционно определяемых по скоростиперемещениясвободнойграницыобразца.Однакоприопределенииимпульсноймеханической прочности, однозначность связи давления в зоне разрушения и скоростисвободной границы может иметь место только при упругом режиме деформирования, так какпри испытаниях на откол, волне растяжения предшествует волна сжатия, которая в случае1пластичности материала может повлиять на его свойства.
Разработка метода исследованияпри котором высокоскоростное деформирование в зоне максимальных напряженийреализуется непосредственно и только за счет растягивающих усилий позволит расширитьпонимание процесса деформирования металлов.Применение магнитноимпульсного способа также позволяет проводить неразрушающуюдиагностику систем.Известно, что протекающий по деформируемому металлу электрический ток можетприводить к проявлению различных эффектов, влияние которых в зависимости от плотноститока, может приводить к изменению поведения материала. Изменение магнитной системыпутём введения в её состав дополнительного элемента в виде испытуемого металлическогообразца может привести к появлению в нем наведенных токов, что делает актуальнымизучениепроцессавзаимодействия магнитногополяспроводником ивыявлениевозможности снижения или исключения наведенных токов в образце.
При этом возможно иисключение такого сильнодействующего фактора, влияющего на деформационныехарактеристики металла, как температура, обусловленная в случае наличия наведенных токовв образце джоулевым энерговыделением.Данная тематика соответствует Паспорту специальности 01.04.13 - «Электрофизика,электрофизические установки», а именно пунктам: п. 1.
Исследование физических явленийпри накоплении и трансформации электромагнитной энергии. Физические процессыформирования и развития электрического разряда в газообразных, жидких, твердых икомбинированныхсредах. Ударные волны, инициированные разрядом.Техническиеприменения разряда в плотных средах и газе. п. 3. Создание установок для получениясильных и сверхсильных электромагнитных полей на базе сверхпроводящих магнитныхсистем, соленоидов сверхсильного магнитного поля, магнитной кумуляции. Созданиеустановок для генерации мощных импульсов сверхвысоких частот на основе сильноточныхпучков.
п. 9. Исследование электрофизических и электромагнитных явлений и процессов вразличных средах для нужд электронной, приборостроительной, электротехническойпромышленности, средств вычислительной техники и связи.Целью данной работы является обоснование применимости магнитноимпульсного способасозданияуправляемыхударныхнагрузокдляисследованиявысокоскоростногодеформирования проводящих материалов при импульсном воздействии микросекунднойдлительности.При этом решались следующие задачи:1. разработка схемы нагружения и анализ особенностей взаимодействия импульсногомагнитного поля с проводящими образцами;2.
экспериментальное и численное исследование формирования импульсного давления ивлияния неоднородностей в токоведущих элементах на его параметры;3. экспериментальное исследование проводящих образцов при импульсном нагружении,создаваемом магнитноимпульсным способом.2Научная новизна исследования:Выявлены особенности диффузии сильного магнитного поля в проводящую среду, границыкоторой образуют прямой двугранный угол, при направлении тока вдоль и поперек гранипроводника.Проведена оценка влияния неоднородности токораспределения на краях плоских шин напространственное распределение магнитного давления, которое проявляется на масштабедефекта, вызвавшего нарушение однородности токораспределения.Разработаныконфигурацииобразцовисхемыихнагружения,обеспечивающиеформирование заданного напряженного состояния и отсутствие в зоне максимальныхнапряжений токовой и тепловой нагрузки.Экспериментально, на примере меди,показанавозможностьиспользованиямагнитоимпульсного способа создания управляемых ударных нагрузок для исследованиявысокоскоростного деформирования металлов.Показано, что пропускание импульсного тока в начале высокоскоростного деформированияпри плотностях тока на границе образцов амплитудой 35-40 кА/мм2, длительностью ~4 мкс, иамплитудой тока 4-5 кА на сечении 5 мм2, длительностью 60 мкс не оказывает видимоговлияния на остаточную деформацию.Влияние импульсных магнитных полей с амплитудой до 12 Т на статическую прочностьуглепластика не выявлено.Научно-практическаязначимостьработызаключаетсявразработкеметодадеформирования металлов в диапазоне скоростей деформирования 10 -10 1/с в условиях35прямого растяжения с использованием сильных импульсных магнитных полей, позволяющегопри этом исследовать влияние импульсных токов на процесс деформирования.Получаемыеданныемогутбытьиспользованыдляпроясненияособенностейвысокоскоростного деформирования и механизмов электропластического эффекта, а такжедля верификации деформационных моделей, использующихся при практических расчетахконструкций, подверженных ударно-динамическим воздействиям.Методология и методы исследования:Математическое моделирование электромагнитного, механического и теплового полей,сопровождающихмагнитноимпульсноеиспытаниеобразцоввыполненочисленнымиметодами в программных средах Comsol Multiphysics и ANSYS.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
