Диссертация (1143855), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Таким образом амплитудадавления ~109 МПа с характерным периодом колебаний ~7.4-8.3 мкссоответствуетпороговомудавлению,прикладываемомунеобходимому для пластического течения образцов IIб.119кберегампаза,4.2.2. Серия экспериментов с применением двухшинного МИДНа 10 образцах IIа выполнена серия экспериментов. Применялсядвухшинный (простой) МИД, при изменении его ширины и зарядногонапряжения конденсаторов.Между шинами простого МИД изоляция выполнена из 10 слоевполиэтилена, толщиной слоя 0.2 мм.
Между МИД и образцом установленаизоляция из материала СТЭТ, толщиной 0.2 мм.МИД выполнялся медными шинами толщиной 0.2 мм и 0.3 мм.В ходе экспериментов измерялся разрядный ток в МИД.Для расчёта магнитного давления выполнено численное моделированиемагнитного поля МИД в двумерной и трёхмерной постановках, см. Рисунок 3.4.ТокМИДзадавалсядлительностью,соответствующейполучаемымвкоэффициентаkmэкспериментах, при этом изменялась ширина МИД cMPD.Врезультатемоделированияполучены значенияпоказывающий отношения магнитного давления по результатам численногомоделирования Pmm к магнитному давлению Pm, рассчитанному по формуле (1.46):(4.3)Рассчитываемое магнитное давления по осциллограммам тока МИД поформуле (1.42), затем умножалось на коэффициентНаРисунке4.15представленграфик.зависимостиотносительногораскрытия прекрэка hcre/hcr - I и краёв паза he/h - II, где he, hcre - высоты краёв пазаи прекрэка после эксперимента, от амплитуды приложенного давления.
Расчётныезначения Рисунка 4.15 получены в результате моделирования в среде ANSYSautodyn для меди OFHC по модели пластичности JC, описанной в п. 1.1.120IIIа)ЧастичноеразрушениеПолноеразрушениеСледы токана образахIIIб)Рисунок 4.15. Зависимости относительного раскрытия прекрэка hcre/hcr - I и краёвпаза he/h - II от (а) прикладываемого максимального давления и (б) максимальногонапряжения по Фон-Мизесу. Пустые точки - эксперимент, заштрихованные расчет по модели Джонсона-Кука. Фотографии образцов после эксперимента.121ПографикуРисунка4.15видносоответствиеэкспериментальныхрезультатов и численного расчёта при раскрытии прекрэка ~17.4-30 %, при этомсредние расчётные скорости деформирования достигают ~ 5 300 - 7 500 1/c. Прибольших раскрытиях паза ~106 % расхождение эксперимента с расчетомможно объяснить появлением трещин в вершине паза.Экспериментальные точки на уровне раскрытия прекрэка ~50 % полученыпри одновременной установке на МИД двух образцов - параллельно иперпендикулярно МИД при этом на образцах после эксперимента наблюдаютсяследы протекания тока что могло повлиять на генерируемое МИД магнитноедавление.Осциллограммы токов МИД, см.
Рисунок П.В.1, расчётные значениякоэффициентов магнитного давления, амплитуды давления и раскрытия паза ипрекрэка образцов, см. таблицу П.В.1, приведены в Приложении В.4.2.3. Серия экспериментов с применением трёхшинного МИДПри применении трёхшинного (квазикоаксиального) МИД выполнена серияэкспериментов на образцах IIb с нанесённой сеткой в вершине паза.Между шинами трёхшинного МИД изоляция выполнена из 3-4 слоевполиэтилена, толщиной слоя 0.2 мм. Между МИД и образцом установленаизоляция из материала СТЭТ, толщиной 0.2 мм.МИД выполнялся медными шинами толщиной 0.2 мм и 0.3 мм.В ходе экспериментов измерялся разрядный ток в МИД.На Рисунке 4.16 представлены графики зависимостей относительногораскрытия края (а) и вершины паза (б) от амплитуды приложенного давления.122а)S2_N8S2_N16б)Рисунок 4.16.
Зависимости относительного раскрытия (а) краёв и (б) вершиныпаза от прикладываемого максимального давления. Пустые, чёрные точки эксперимент; заштрихованные, оранжевые точки - расчет по модели JC.Для расчёта магнитного давления выполнено численное моделированиемагнитного поля МИД, аналогично как это было проведено для двухшинного(простого) МИД, см. Рисунок 3.4.123Расчётные значения Рисунка получены в результате моделирования в средеANSYS autodyn для меди OFHC по модели пластичности JC, описанной в п. 1.4.1.При этом расчётные скорости деформирования лежат в диапазоне 2000-7250 1/с.Совпадениерезультатоврасчётасрезультатамиэкспериментовнаблюдается до ~35 % раскрытия паза.
Дальнейшее расхождение возможносвязано с появлением трещин в вершине паза, как это видно на Рисунке 4.17.Осциллограммы токов МИД, см. Рисунок П.Г.1, расчётные значениякоэффициентов магнитного давления, амплитуды давления и раскрытия краёв ивершины паза, см. таблицу П.Г.1, Рисунок П.Г.2, приведены в Приложении Г.а)б)Рисунок 4.17. Фотографии раскрытия вершин пазов образцов (а) S2_N16 и(б) S2_N8.4.2.4. Эксперименты с применением трёхшинного МИД и токовымвоздействием на образцыДляисследованиявлияниятоковоговоздействиянапроцессдеформирования выполнены несколько серий экспериментов при пропускании пообразцам дополнительного тока.124В первой серии данных экспериментов на трёхшинный (квазикоаксиальный)МИД устанавливалось по два образца с полиэтиленовой изоляцией - 3 междуобразцами -1, см. Рисунок 4.18 и Рисунок 4.12.
При этом по одному из образцовпропускался дополнительный импульсный ток, при подключении образца черездобавочную индуктивность Lsec параллельно МИД. Амплитуда импульсного тока,пропускаемого по образцу составляла 1-2 кА (сечение протекания тока 5 мм2),при сохранении формы тока МИД. В данной серии было проведено 11 опытов надвухобразцах.Прикаждомпоследующемопытебралисьобразцы,деформированные после предыдущего опыта. При этом между опытами пообразцу, который подвергался токовому воздействию пропускались ещё двааналогичных импульса тока амплитудой 1-2 кА.
После каждого опытарегистрировалось раскрытие краёв паза. Результаты раскрытия краёв пазаобразцов данной серии представлены на Рисунке 4.19.Как видно из Рисунка 4.19 раскрытие краёв паза двух образцов сдополнительным током и без практически не отличается. На 11 экспериментеобразец без тока полностью разрушился, в образце с током наблюдаетсячастичное разрушение в виде трещин, см. Рисунок 4.20.Рисунок 4.18. Схема испытания двух одновременно испытываемых образцов припропускании по одному из них тока.125Рисунок 4.19. Зависимости относительного раскрытия краёв паза от номераэксперимента.
Пустые, чёрные точки - образец без тока; заштрихованные,оранжевые точки - образец с током.Во второй серии экспериментов на квазикоаксиальный МИД так жеустанавливалось два образца и по одному из образцов пропускался импульсныйток от дополнительного источника, с длительностью импульса ~74 мкс иамплитудой ~ 2-2.5 кА (сечение протекания тока 5 мм2). Синхронизация токаМИД с дополнительным током, пропускаемым по образцу, выполнена сзадержкой тока МИД на ~20 мкс. После первого нагружения раскрытия краёвпазов образцов составило 9.2% и 11.3% с током и без тока соответственно, а послевторого нагружения 20.8% для обоих образцов. Таким образом пропусканиеа)б)Рисунок 4.20. Фотографии раскрытия вершины паза после 11 последовательныхнагружений для образца (а) без тока и (б) с током.126дополнительного тока с данными параметрами не повлияло на конечноедеформирование.В третьей серии экспериментов с целью получения больших деформаций заодно нагружение на квазикоаксиальный драйвер устанавливалось по одномуобразцу (так как от ширины МИД при заданном токе зависит формируемоемагнитное давление, а при не большой ширине МИД два образца не помещается)и пропускался дополнительный импульс тока от внешнего источника по образцу,длительностью ~56 мкс и амплитудой ~4-5 кА (сечение протекания тока 5 мм2).В результате экспериментов фиксировалось относительное раскрытие краёвберегов и вершины паза.
Результаты раскрытия приведены на Рисунке 4.21.На данных Рисунках так же приведены расчётные точки по модели JC,откуда видно, соответствие экспериментальных точек расчётным при раскрытиевершины паза до 30%, таким образом при данном раскрытии вершины пазапропускание электрического тока с данными параметрами не влияет надеформирование.Прибольшихдавленияхираскрытияхнаблюдаетсярасхождение, которое также возможно связано с появлением частичногоразрушения вершины паза, как это видно на фотографиях см. Рисунок П.Д.3.2(образец S5_N1).Осциллограммы токов МИД, дополнительных токов через образцы, см.Рисунки П.Д1.1, П.Д.2.1, П.Д.3.1, расчётные значения коэффициентов магнитногодавления, амплитуды давления и результаты раскрытия краёв и вершин пазовобразцов, см.
таблицы П.Д1.1, П.Д.2.1, П.Д.3.1, Рисунки П.Д.2.2, П.Д.3.2,приведены в Приложении Д.127а)S5_N1б)Рисунок 4.21. Зависимости относительного раскрытия краёв (а) и вершины (б)паза от прикладываемого максимального давления при пропускании по образцудополнительного тока длительностью ~60-80 мкс и амплитудой 3-5 кА. Пустые,чёрные точки - эксперимент; заштрихованные, оранжевые точки - расчет помодели JC.1284.2.5.
Факторы, оказывающие влияние на пластическое деформированиеэкспериментальных образцовПри пропускании тока по МИД, в соответствии со схемой Рисунка 2.1 пообразцу может протекать наведённый ток, как показано в п. 2.2.3, который можетоказать влияние на деформирование образца вследствие:-джоулево нагрева, интегрально вызывающего достаточное увеличениетемпературы для влияния на деформационные характеристики;-магнитных сил, обусловленных силой Лоренца.Помимо этого в литературе в настоящее время идёт обсуждения другихэффектов, которые могут оказывать влияния на процесс деформирования,которые могут проявляться:-действие электронного ветра;-влияние на термоактивационное движение дислокаций;-влияние на спин-зависимое преодоление дислокаций парамагнитныхпрепятствий.-локальное увеличение температуры в местах дефектов, например навершинах микротрещин и их залечивание;-торможение трещин;-и др.Рассмотрим возможные влияния джоулева нагрева, сил Лоренца и другихэффектов импульсного электрического тока на процесс конечную деформациюэкспериментальных образцов.1294.2.5.1.
Оценка нагрева образца за счет протекания наведенного токаНаведённый ток в образцах с макродефектом, испытываемых МИС можетприводить к нагреву и изменению механических характеристик. Для оценкивлияния нагрева при испытании материалов выполнен трёхмерный расчетмагнитного поля при нагружении двухшинным (простым) МИД образца IIaномер 4 (см. Рисунок 4.15). В результате численного моделирования полученазависимость плотности тока в вершине прекрэка, представленная на Рисунке 4.22.Нагрев (см. Рисунок 4.22) под действием протекающего тока можнооценить по выражению:1,(4.4)где γ=8960 - плотность, С=385 - теплоёмкость, ρ - электропроводность, J плотность тока.Рисунок 4.22.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
