Диссертация (1143855), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Продольный ток, протекающий по лайнеру, индуцирует наведённыйток в капсуле, при этом на капсулу действует импульсное сжимающее магнитноедавление, которое затем передаётся на материал расположенный внутри капсулы.Рисунок 1.8. Схема магнитноимпульсного растяжения испытуемого цилиндра поддействием продольного тока толкающего цилиндра [59].41Рисунок 1.9. Схема магнитноимпульсного сжатия цилиндрической капсулы поддействием продольного тока [60].1.4.5. Испытание проволоки на растяжение и метод Гопкинсона-Кольскогопри магнитноимпульсном нагруженииПриодноосноммагнитноимпульсномдеформированиипроволоки,см. Рисунок 1.10 [5] под действием импульсного магнитного поля, создаваемогопри пропускании импульсного тока по катушке Архимеда - 2 на проводящийтолкатель 1 действует импульсное магнитное давление, которое передаётся наобразец - 4.
При этом возможно измерение перемещения толкателя во времени вточке А при помощи интерферометра - 5.Такая система система представляет собой две круглые медные пластины 1, радиусами Rp = 50 мм между которыми закреплён объект испытания –проволока исследуемого материала – 4, радиусом Rw = 1 мм, имеющаяутоньшение в центральной части радиусом Rd = 0.5 мм. Вблизи пластинрасположенамагнитнаясистема-2,создающаямагнитноедавление,действующее на медную пластину, за счет которого растягивается проволока.
Для42Рисунок 1.10. Схема магнитноимпульсного растяжения проволоки [5]:1 - толкатель; 2 - катушка Архимеда; 3 - экран; 4 - образец; 5 - интерферометр.уменьшения влияния наведенного тока на объект испытания, он размещён вэкранирующей стальной трубке - 3.Произведён расчет магнитной системы с учетом свойств существующихматериалов. Магнитная система представляет собой соленоид, выполненный вформе спирали Архимеда из 18 витков.
Витки выполнены из медной шинки 4х1мм, соленоид залит жёстким электроизоляционным компаундом. Данная системаимеет индуктивность равную 5.1 мкГн, и способна создавать поля до 10 Т безразрушения.Измерение импульсного тока протекающего в соленоиде позволяет припомощичисленногорасчётаполучитьимпульсноемагнитноедавление,действующее на толкатель - 1. Импульсное магнитное затем можно передать вмеханический численный расчет, как выполнено в [5] с применением моделипластичности Джонсона-Кука. Сопоставление результатов моделирования сэкспериментальнымиданнымиперемещениятолкателяиизвестнымистатическими свойствами материала проволоки в квазистатическом нагружении43может позволить выявить параметры материала при динамическом нагружении.Так например при известных параметрах модели Джонсона-Кука (описанной впункте 1.4.1),, ,для квазистатического нагружения можно определитьпараметр , отражающий влияние скорости пластического деформирования.Аналогичное нагружение можно применить для схемы испытания пометодуГопкинсона-Кольского,описаннойвпункте1.3.Длясозданияуправляемого импульса давления на сжатие или на растяжение можно применятьмагнитноимпульсное нагружение, см.
Рисунок 1.11а, б.Для генерации сжимающего импульса давления перед толкателем - 1устанавливается спиральный соленоид или МИД - 7, см. Рисунок 1.10 а. ДлясозданиярастягивающегоимпульсадавлениясоленоидилиМИДустанавливаются за толкателем, см. Рисунок 1.11б. При этом МИД может бытьвыполнен спиральным соленоидом или плоскими параллельными проводниками,как показано на Рисунке 1.5а, б. Для исключения влияния магнитного давления наосновной цилиндр - 2, между МИД и основным цилиндром можно установитьстальной экран - 8.Рисунок 1.11. Схема тестирования материалов по методу Гопкинсона-Кольского снагружение магнитноимпульсным способом на сжатие (a) и на растяжение (б).441.4.6.
Схемы магнитноимпульсных испытаний с применением плоскихпараллельных шинПри применении плоских параллельных шин могут быть реализованысхемы магнитноимпульсного испытания, представленные на Рисунке 1.12 [1, 61].При трёх точечном деформировании образцов магнитноимпульснымспособом, см. Рисунок 1.12а, ток пропускаемый по плоским параллельным шинам-1 создаёт импульсное магнитное давление, которое передаётся на боек - 2 ина образец - 3, при этом образец устанавливается на неподвижных опорах - 4.Испытаниенаотколмагнитноимпульснымспособомможетбытьреализовано по схеме представленной на Рисунке 1.12 в.
Здесь при разрядеа)б)в)Рисунок 1.12. Схемы испытаний магнитноимпульсным способом с применениеплоских шин [1]: а) трёх точечное деформирование; б) с микродефектом типатрещины; в) откол.45конденсаторной батарее на близко расположенные плоские параллельные шины,аналогичные схеме трёх точечного нагружения, создаётся магнитное давление Pm ,которое передаётся на образец. Магнитное давление Pm прикладывается к границеобразца и распространяется по образцу вдоль его длины l, при этом реализуетсярежим, когда λ ≫ l , что соответствует волновому режиму. Волна механическогодавления созданная магнитным давлением сначала действует на сжатие образца.После того как отразится от противоположной стенки образца действует нарастяжение.
При достаточном давлении Pm , происходит откол материала наотражённой волне растяжения. При этом движение свободной стенки образцаможно регистрировать при помощи интерферометра - 3.Принагруженииматериаловсмакродефектомтипатрещинмагнитноимпульсным способом [1, 61], см. Рисунок 1.12б по плоскимпараллельно расположенным тонким шинам, установленным в паз образца,пропускается электрический ток, при этом создаётся магнитное давление,передаваемое на берега паза. В данной схеме максимальные механическиенапряжения под действием, приложенного магнитного давления локализуются ввершине паза.
При этом реализуется режим растяжения, без предварительногосжатия материала, как например в предыдущей схеме испытания на откол, чтоупрощает трактовку результатов тестирования, так как материал предварительносжатый может иметь отличные свойства на растяжения от исходного ненапряженного материала.461.5.
Влияние импульсного тока на процесс деформирование металловПри протекании импульсного тока на механические свойства материаловоказывает влияние интегральный нагрев, который учитывается в моделяхдеформирования, таких как например модель Джонсона-Кука (JC) черездополнительный член, отражающий уменьшение сопротивления материала кдеформированию. Данная модель и уравнения теплового поля, описаны впредыдущем разделе.В данном пункте на основе обзора литературы рассматривается влияниеэлектрического тока на деформационные характеристики металлов помимоскорости нагружения и интегрального нагрева материала.
Данное влияние иногданосит название электропластический эффект (ЭПЭ) и может проявляться в видемеханизма передачи силы от электронов проводимости на дислокации металлов,влиять на характер термоактивационного движения дислокаций, магнитное полеимпульсного тока может способствовать преодолению дислокациями препятствий,а так же возможно торможение или ускорение развития трещин и залечиваниемикротрещин в металлах.1.5.1. ЭПЭ при квазистатическом деформированииВ 1963 году Троицкий О.А. и Лихтман В.И. в работе [62] в ходеэкспериментовамальгированногополучиливпарахдиаграммыртутицинка47растяженияпримонокристалловэлектронномоблучении(см.Рисунок1.13).Авторыработыотмечают,чтомонокристаллыамальгированного цинка при электронном облучении заметно меняют своимеханические свойства. При этом степень наведённой в результате облученияхрупкости (или пластичности) анизотропна в зависимости от ориентацииплоскости базиса относительно направления облучения: охрупнение припоперечном расположении базиса и возрастание пластичности при егопродольном положении.Авторыпредположили,чтооблучениевпроцесседеформациимонокристаллов цинка интенсифицирует деятельность уже имеющих источниковдислокаций и, возможно, способствуют образованию новых источников.
Этоимеется при любой ориентации плоскости базиса относительно потока частиц и сэтим связано снижение прочности облучаемых при нормальной температурекристаллов. Облучение в направлении, перпендикулярном к плоскости базиса,создаёт по-видимому, более благоприятные условия для развития трещиныразрушения.
При параллельном расположении плоскости базиса основнымэффектом действия облучения является возрастание генерирующей деятельностиразличных источников дислокаций, в результате чего значительно увеличиваетсяпластичность, т.е. снижается упрочнение и возрастает величина пластическойРисунок 1.13 Влияние электронного облучения на деформацию амальгированныхкристаллов цинка при 20°C, при поперечном к направлению облучению (1) ипродольном (2) положениях плоскости базиса.
Пунктирными линиями показаныдиаграммы растяжения не облучаемого образца [62].48деформации, предшествующей хрупкому разрыву.Позже в 1969 году Троицким О.А. [63] были проведены испытания нарастяжение и сжатие кристаллов цинка (с постоянной скоростью 0,01 см/мин намашине Instrone, точность определения нагрузок 2 г).При деформировании по исследуемым образцам пропускался импульсныйток длительностью ~100 мкс и величиной 600 – 1800 А в опытах на растяжение идо 4800 А в опытах на сжатие. Ток создавался путём разряда батареиэлектролитических конденсаторов при заряде её разным напряжением.Испытания проводились в условиях комнатных температур, при этом нагревметалла не превышал 12 - 16ºC, и при охлаждении жидким азотом.
В опытах нарастяжение использовались образцы длиной 15 мм и диаметром 1 мм, в опытах насжатие – длиной 6 мм и диаметром 2,5 мм.На Рисунке 1.14 показаны результаты данных экспериментов в видедиаграммы растяжения исследуемых образцов, на которых видны скачкидеформации при пропускании по ним электрического тока, при этом видно чтоувеличение зарядного напряжения конденсаторов приводит к увеличению скачковдеформирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
