Диссертация (1149331)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиЕВСТИФЕЕВ АЛЕКСЕЙ ДМИТРИЕВИЧВРЕМЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ИРАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ01.02.04 – Механика деформируемого твердого телаДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководительдоктор физ.-мат.
наук,член-корреспондент РАНпрофессор Ю.В. ПетровСанкт-Петербург20142ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................... 3ГЛАВА 1. ОБЗОР МОДЕЛЕЙ МАКРОСКОПИЧЕСКОЙ ТЕКУЧЕСТИИ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ДИНАМИЧЕСКИХНАГРУЗОК ...................................................................................................................
111.1. Общие подходы к построению критериев динамической прочностисплошных сред........................................................................................................... 131.2. Критерии перехода материала в пластическое состояние ............................. 211.3. Критерий хрупкого разрушения ....................................................................... 29ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ КРИТЕРИЯ ИНКУБАЦИОННОГОВРЕМЕНИ К ОПИСАНИЮ МАКРОСКОПИЧЕСКОЙ ТЕКУЧЕСТИ ИХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ....................................................................................
342.1. Схема получения прочностных характеристик материала в широкомдиапазоне параметров внешнего воздействия ....................................................... 342.2. Применение критерия инкубационного времени для описания процессовхрупкого разрушения ................................................................................................ 402.3. Применение критерия текучести для обработки экспериментальныхданных ........................................................................................................................ 48ГЛАВА3.ОПИСАНИЕПЕРЕХОДНЫХПРОЦЕССОВПОЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ И РАСЧЕТНЫМ ДАННЫМ В ШИРОКОМДИАПАЗОНЕ ПАРАМЕТРОВ ВНЕШНЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ........................ 553.1.
Хрупко - вязкий переход ................................................................................... 553.2. Особенности прочностных характеристик бетонов и горных пород вшироком диапазоне изменения параметров внешнего воздействия ................... 74ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 91СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................................... 923ВВЕДЕНИЕЗа последние десятилетия значительно усилился интерес к изучениюповедения твердых тел в условиях интенсивных высокоскоростных воздействий.Это произошло в связи с необходимостью решения ряда проблем, таких как,например, анализ распространения взрывных волн и их взаимодействие ссооружениями.
Необходимость внедрения расчетов на динамическую прочность встандартные инженерные расчеты стала очевидна. Эта область механикиразрушения сформировалась в качестве обособленной науки. Большой вклад в еёразвитие внесли Е.М. Морозов, В.С. Никифоровский, В.З. Партон, Л.В. Никитин,Г.П. Черепанов, Е.И.
Шемякин, J.W.Dally. W.G. Knauss, K. Ravi-Chandar, Г.И.Канель, Н.Ф. Морозов, Ю.В. Петров, А.М. Брагов и многие другие российские изарубежные ученые.Еще несколько десятилетий назад основной проблемой, препятствующейскорому развитию науки о «динамических разрушениях», являлось отсутствиенеобходимого количества экспериментальных данных. В настоящее же времяполученных экспериментальных данных много и основной задачей является иханализ на основе существующих моделей разрушения. Актуальным являетсясоздание достаточно простой модели динамического разрушения, в рамкахкоторой можно теоретически исследовать широкий круг задач и объяснятьрезультаты экспериментов.Важно отметить, что с увеличением числа научных работ, усиливаютсяразногласия между учеными как по поводу значений тех или иных характеристикконкретных материалов, так и по поводу качественного характера изменения ихсвойств.
Появляются новые экспериментальные данные, которые не вписываютсяв традиционные представления и не объясняются известными моделями.Особенно много противоречий возникает относительно поведения материалов в4условиях быстро меняющихся характеристик внешнего воздействия. Обычно этопроисходит при разном понимании термина «разрушение». Можно считать, чторазрушение – это разрыв образца после пластической деформации, или хрупкоеразделение образца на части, или образование макроскопического дефекта,регистрируемого аппаратурой и т.д. Также необходимо учитывать, что поведениематериала в условиях высокоскоростного нагружения отличается от поведения вквазистатическом случае на качественном уровне и не может быть объясненоквазистатическими моделями с поправкой на «коэффициент динамичности».Для решения поставленных задач механики разрушения необходимо иметьпростой и понятный критерий разрушения.
Предполагается, что он должен иметьясный физический смысл. Все параметры выбранного критерия должны бытьописаны в научной литературе или иметь возможность их определения порезультатамэкспериментов.Очевидно,чтотеоретическиеподходыиэкспериментальные методы должны быть согласованы.В настоящей работе используется феноменологический подход в теориидинамического разрушения (критерий инкубационного времени [1]), основанныйна системе определяющих параметров, не зависящих от способа и историинагружения. Данный подход позволяет объяснять разнородные эффекты,наблюдаемые в ходе экспериментов по динамическому разрушению материалов,и дать не только качественное, но и количественное объяснение ряда важныхэффектов высокоскоростного динамического разрушения.
К примеру, хрупкость ипластичность не неизменные свойства материалов, а всего лишь состояния, вкоторых материалы могут находиться в зависимости от таких факторов, кактемпература, скорость деформации, влагонасыщенность и т.д.В настоящей работе предлагается посмотреть на проблемы механикиразрушения в комплексе, учитывая скорость приложения нагрузки, температуру, атакже другие немаловажные факторы.
Отметим, что в работе не исследуютсявопросы о надежности, долговечности, а лишь анализируются возможности исвойства материалов в различных режимах эксплуатации, и способы их5определения. Особое внимание уделено оценке прочности материала ввысокоскоростных режимах нагружения. Это является отправной точкой висследовании процессов динамического деформирования и тем самым даетвозможность для внедрения всего комплекса накопленных знаний в расчетныемодели.Для уменьшения разногласий между различными группами исследователейпо поводу значений характеристик конкретных материалов и возможностиширокого использования подхода, основанного на применении критерияинкубационного времени, предлагается заменить экспертный метод полученияпараметров материала автоматизированными подходами на основе методанаименьших квадратов.В главе I рассматривается история развития критериев разрушения отстатического деформирования до высокоскоростного для двух основных моделейразрушения: хрупкое и вязкое.
В работе проанализированы только самыеосновные модели и методы, по мнению автора, оказавшие наибольшее влияние наразвитие используемых в работе подходов. На примере анализа хрупкогоразрушения с помощью критерия инкубационного времени были полученызависимости прочностных характеристик материала. Для условий пластическогодеформированияполученыопределяющиесоотношениядлярешениячисленными методами.В главе II представлена схема определения параметров материала cиспользованием модели Инкубационного времени по результатам экспериментов,проведенных по методике Кольского. Условия испытаний с равномернымраспределениемнапряженийпообразцупривоздействиинагрузок,превышающих статический предел прочности материала, позволили сделатьпредположение о том, что момент разрушения происходит на стадии увеличениянагрузки.
Это дает право заменить внешнее воздействие линейно возрастающейсо временем нагрузкой, что в свою очередь приводит к простым соотношениям6для расчета прочностных характеристик материала. На основе критерияинкубационного времени анализируются скоростные зависимости характеристикпрочности материала для широкого диапазона скоростей деформирования. Цельюданной главы является демонстрация того, что скоростная зависимость прочностидолжна рассматриваться не как функция прочностных свойств материала, а какрасчетная характеристика. Использование критерия инкубационного времениавтоматизировано и тем самым позволяет упростить получение прочностныхсвойств материала и минимизировать возможные разногласия между разнымигруппами исследователей.В главе III применяются приведенные в главах 1 и 2 критерии хрупкогоразрушенияипереходаматериалавпластическоесостояние.Сихиспользованием построены единые кривые прочности, пластичности и хрупковязкого перехода для разных материалов.
Также были проанализированы иобъяснены некоторые эффекты динамического разрушения бетонов и горныхпород в зависимости от параметров внешнего воздействия. На примере рядаматериалов построены скоростные зависимости прочности и пластичности, атакжеточекхрупковязкогоперехода,качественноиколичественноописывающие экспериментальные данные.Актуальностьтемыобусловленанеобходимостьюразработкиивнедрения простых, и в тоже время универсальных расчетных схем, позволяющихколичественно определить прочностные свойства материалов в широкомдиапазоне параметров внешнего воздействия. Подобная потребность возникает,например, при расчетах конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам.Предметом исследования является зависимость прочностных свойствматериаловотскоростидеформации,атакжеоттемпературыивлагонасыщенности.Цель работы - разработка расчетной схемы для определения прочностныххарактеристик материалов в широком диапазоне изменения параметров внешнеговоздействия с использованием критерия инкубационного времени.7В настоящей работе решаются следующие задачи:1.
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}
