Диссертация (1143855), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Однако при определенииимпульсной механической прочности, однозначность связи давления в зонеразрушения и скорости свободной границы может иметь место только приупругом режиме деформирования, так как при испытаниях на откол, волнерастяжения предшествует волна сжатия, которая в случае пластичностиматериала может повлиять на его свойства. Разработка метода исследования прикотором высокоскоростное деформирование в зоне максимальных напряженийреализуется непосредственно и только за счет растягивающих усилий позволитрасширить понимание процесса деформирования металлов.Применение магнитноимпульсного способа также возможно и при решениизадач неразрушающего контроля, в том числе при диагностике сложныхтехногенных систем [7].Известно, что протекающий по деформируемому металлу электрическийток может приводить к проявлению различных эффектов, влияние которых взависимости от плотности тока, может приводить к изменению поведенияматериала.
Изменение магнитной системы путём введения в её составдополнительного элемента в виде испытуемого металлического образца можетпривести к появлению в нем наведенных токов, что делает актуальным изучение7процесса взаимодействия магнитного поля с проводником и выявлениевозможности снижения или исключения наведенных токов в образце. При этомвозможно и исключение такого сильнодействующего фактора, влияющего надеформационные характеристики металла, как температура, обусловленная вслучае наличия наведенных токов в образце джоулевым энерговыделением.Параллельносмагнитноимпульснымнагружениемобразцовможноинициировать внешние воздействия (токовые, электромагнитные, облучение,нагрев) для выявления их влияния в динамическом режиме деформирования.Данная тематика соответствует Паспорту специальности 01.04.13 «Электрофизика, электрофизические установки», а именно пунктам: п. 1.Исследованиефизическихявленийпринакопленииитрансформацииэлектромагнитной энергии. Физические процессы формирования и развитияэлектрического разряда в газообразных, жидких, твёрдых и комбинированныхсредах.
Ударные волны, инициированные разрядом. Технические примененияразряда в плотных средах и газе. п. 3. Создание установок для получения сильныхи сверхсильных электромагнитных полей на базе сверхпроводящих магнитныхсистем, соленоидов сверхсильного магнитного поля, магнитной кумуляции.Создание установок для генерации мощных импульсов сверхвысоких частот наоснове сильноточных пучков. п. 9. Исследование электрофизических иэлектромагнитных явлений и процессов в различных средах для нуждэлектронной,приборостроительной,электротехническойпромышленности,средств вычислительной техники и связи.Цельюданнойработыявляетсяобоснованиеприменимостимагнитноимпульсного способа создания управляемых ударных нагрузок дляисследования высокоскоростного деформирования проводящих материалов приимпульсном воздействии микросекундной длительности.При этом решались следующие задачи:1.
разработка схемы нагружения и анализ особенностей взаимодействияимпульсного магнитного поля с проводящими образцами;82.экспериментальноеичисленноеисследованиеформированияимпульсного давления и влияния неоднородностей в токоведущих элементах наего параметры;3. экспериментальное исследование проводящих образцов при импульсномнагружении, создаваемом магнитноимпульсным способом.Научная новизна исследованияВыявлены особенности диффузии сильного магнитного поля в проводящуюсреду, границы которой образуют прямой двугранный угол, при направлении токавдоль и поперек грани проводника.Проведена оценка влияния неоднородности токораспределения на краяхплоских шин на пространственное распределение магнитного давления, котороепроявляется на масштабе дефекта, вызвавшего нарушение однородноститокораспределения.Разработаныконфигурацииобразцовисхемыихнагружения,обеспечивающие формирование заданного напряженного состояния и отсутствиев зоне максимальных напряжений токовой и тепловой нагрузки.Экспериментально, на примере меди, показана возможность использованиямагнитноимпульсного способа создания управляемых ударных нагрузок дляисследования высокоскоростного деформирования металлов.Показано, что пропускание импульсного тока в начале высокоскоростногодеформирования при плотностях тока на границе образцов амплитудой 3540 кА/мм2, длительностью ~4 мкс, и амплитудой тока 4-5 кА на сечении 5 мм2,длительностью 60 мкс не оказывает видимого влияния на остаточнуюдеформацию.Влияние импульсных магнитных полей с амплитудой до 12 Т настатическую прочность углепластика не выявлено.Научно-практическая значимость работы заключается в разработкеметода деформирования металлов в диапазоне скоростей деформирования 103-1051/с в условиях прямого растяжения с использованием сильных импульсныхмагнитных полей, позволяющего при этом исследовать влияние импульсных9токов на процесс деформирования.
Получаемые данные могут быть использованыдля прояснения особенностей высокоскоростного деформирования и механизмовэлектропластического эффекта, а также для верификации деформационныхмоделей,использующихсяприпрактическихрасчетахконструкций,подверженных ударно-динамическим воздействиям.Методология и методы исследования - Математическое моделированиеэлектромагнитного,механическогоитепловогополей,сопровождающихмагнитноимпульсное испытание образцов выполнено численными методами впрограммных средах Comsol Multiphysics и ANSYS. Экспериментальноетестирование проводилось на установке ГИТ-50/12, с осциллографированиемпротекающегодеформированиятока.Наобразцовосновеисопоставлениячисленногорезультатовмоделированияконечногоанализировалосьповедение материалов.
Нагрев нагружающего устройства, выполненного изплоских шин, контролировался по интегралу тока и не достигал критическогозначения, при котором материал переходит из твёрдого состояния в жидкое илигазообразное.Основные положения, выносимые на защитуПоказанасозданиявозможностьуправляемыхиспользованияимпульсныхнагрузокмагнитоимпульсногомикросекундногоспособадиапазонадлительностей для исследования механических свойств проводящих образцов.На примере исследования медных образцов показана связь остаточнойдеформации с параметрами нагружения при скоростях деформирования ~103 104 1/с.Показано, что модель Джонсона-Кука для меди OFHC при скоростяхдеформирования от 2000 1/с до 7500 1/с адекватно описывает экспериментальныеданные для меди марки М1.Выявлено, что при импульсном воздействии микросекундной длительностивлияние дефекта на формируемое магнитное давление на краю токоведущегоэлемента (плоских шин) проявляется на масштабе дефекта.10Экспериментально показано, что воздействие в начале деформированиязатухающим импульсным током, протекающим по сечению 5 мм2, амплитудойплотности тока 30-45 кА/мм2 с длительностью 4 мкс и амплитудой тока 4-5 кА,длительностью 60 мкс не влияет на остаточные деформации при высокихскоростях деформирования.Степеньдостоверностииспользованныхрезультатовэкспериментальныхопределяетсяметодик,адекватностьювоспроизводимостьюэкспериментальных данных и непротиворечивостью с представленными влитературе данными.
Численное моделирование проводилось с использованиемсовременных программных средств, имеющих интегрированные базы данных посвойствам материалов.Апробация работы. Основные материалы работы были доложены иразмещены в сборниках конференций:1.Адамьян,Ю.Э.Использованиепереходныххарактеристикдлядиагностики многослойных систем / Ю.Э. Адамьян, А.А. Белов, Е.А. Вырва, К.В.Грешнивиков, Г.П. Жабко, С.И.Кривошеев, И.С. Колодкин, С.Г. Магазинов, Е.Л.Свечников, В.В.
Титков. // International Conference NDT Days 2015 Proceedings. Созополь, Болгария. - 15-19 Июнь. - 2015. -C. 387-390.2. Кривошеев, С.И. Экспериментальное исследование скорости развитиятрещины при импульсном нагружении / С.И. Кривошеев, С.Г. Магазинов // трудыроссийскогосимпозиума«Атомистическоемоделирование,теорияиэксперимент» Новый Афон , Абхазия.
- 16-27 августа 2015.3. Кривошеев, С.И. Исследование быстрого деформирования металлов примагнитно-импульсном нагружении микросекундного диапазона / С.И. Кривошеев,С.Г. Магазинов, Д.И. Алексеев // International Conference NDT Days 2016Proceedings. - Созополь, Болгария.
- Июнь 06-10, 2016. - С. 369-373.4. Krivosheev, S.I. Surface fracture energy of pulse action / S.I. Krivosheev,S.G. Magazinov // XXXI International Conference on Equations of State for Matter,March. - Elbrus, Kabardino-Balkaria, Russia. - 2016. - Pp. 123.115.Алексеев,Д.И.Магнитно-импульсноетестированиепроводящихматериалов с макродефектом / Д.И. Алексеев, С.И. Кривошеев, С.Г. Магазинов //Неделя науки СПБПУ : материалы научной конференции с международнымучастием. Институт энергетики и транспортных систем.
Ч. 2. - СПб.: Изд-воПолитехн. Ун-та. - 2017. C. 5-8.6.Алексеев,Д.И.Высокоскоростноедеформированиепроводящихматериалов магнитно-импульсным способом / Д.И. Алексеев, С.И. Кривошеев,С.Г. Магазинов // Неделя науки СПбПУ : материалы научной конференции смеждународным участием. Лучшие доклады. – СПб. : Изд-во Политехн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
