Автореферат (1149350)
Текст из файла
На правах рукописиЗАЙЧЕНКО Ольга КонстантиновнаДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕКОЛЬЦЕВЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВМАГНИТНО-ИМПУЛЬСНЫМ МЕТОДОМ01.02.04 – Механика деформируемого твердого телаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург2017 г.Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор МОРОЗОВ ВикторАлександровичОфициальные оппонентыдоктор технических наук, профессорБРАГОВ Анатолий Михайлович,заведующий лабораторией механикиматериалов НИИ механики ФГАУ ВОНациональный исследовательскийНижегородский государственныйуниверситет им.
Н.И.Лобачевскогокандидат физико-математических наук,СИНАНИ Альфред Борисович,ведущий научный сотрудник лабораториидинамики материалов отделения физикитвердого тела ФГБУН Физико-техническийинститут им. А.Ф. Иоффе РАНВедущая организация:ФГБУН Институт проблем машиноведенияРоссийской академии наук(Санкт-Петербург)Защита диссертации состоится «___» _____________ 2017 года в ____ часов на заседаниисовета Д 212.232.30 по защите докторских и кандидатских диссертаций на базе СанктПетербургского государственного университета по адресу: 198504, Санкт-Петербург,Петродворец, Университетский пр., д. 28, математико-механический факультет, ауд. 405.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Санкт-Петербургскогогосударственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетскаянаб.,д.7/9инасайте:https://disser.spbu.ru/disser/soiskatelyu-uchjonoj-stepeni/dis-list/details/14/1420.htmlАвтореферат разослан «___» _____________ 2017 года.Ученый секретарьдиссертационного совета:Е.В.
КустоваОбщая характеристика работыАктуальность. Экспериментальные исследования, проводимые в последнее время,показывают, что в поведении материала при квазистатических и динамических нагрузкахимеют место значительные различия. Ввиду этого исследование подобных отличийявляется актуальной задачей современной механики.Активное развитие технологий в настоящее время предъявляет высокие требованияк прогнозированию поведения материала в быстроизменяющихся процессах. Поэтомуописание прочностных характеристик материала в экстремальных условиях имеетбольшое значение в современной инженерной практике.Магнитно-импульсные методы обладают значительными преимуществами: низкоеэнергопотребление,высокаяпроизводительность,экономичныйрасходсырьяиэкологическая чистота. Все это отвечает современным требованиям, предъявляемым кэкспериментальным исследованиям.
Только такие методы в лабораторных условияхпозволяют получить высокие скорости деформирования материалов.Целью работы является исследование разработанных электромагнитных методов иих применение для нагружения, деформирования и разрушения тонких металлическихколец.Достоверность результатов определяется использованием в работе известныхфизических принципов, качественным сравнением с альтернативными исследованиями,сопоставлением результатов, полученных с помощью математического аппаратаэлектродинамики и теории упругости, с результатами экспериментальных исследований,проводимыхспомощьюустройствиизмерительныхсредств,прошедшихсоответствующую проверку.Научная новизна работы.
В представленной диссертации получены новыерезультаты:1.Модифицированмагнитно-импульсныйразрушения металлических кольцевых образцовметоддеформированияидля применения при временахнагружения более коротких по сравнению с известными.2.В проведенных исследованиях использован новый оригинальный методрегистрации момента разрушения образца при динамических условиях нагружения.3.Определена электромагнитная сила, действующая на образец, с учетомвлияния всех витков катушки индуктивности.4.Определено поведение функции окружного напряжения от времени привысокоскоростных нагрузках.35.Разработан пьезоэлектрический датчик, при помощи которого измереныпрофили радиального давления, действующего на металлические образцы.Научная и практическая ценность.
Предложенные в диссертационной работеметоды позволяют определить время разрушения образцов, рассчитать и измеритьокружное напряжение в образце и скорость деформации в широком диапазоневысокоскоростного нагружения.Положения, выносимые на защиту:1.Апробация магнитно-импульсного метода деформирования и разрушениятонких металлических колец при временах нагружения более коротких по сравнению сизвестными.2.Определение электромагнитной силы, действующей на образец.3.Нахождение окружного напряжения и скорости деформации в тонкихметаллических кольцах при высокоскоростных нагрузках и их расчет.4.Измерение окружного напряжения в тонких металлических кольцах спомощью пьезодатчика и сравнение измеренных характеристик с расчетными.5.Расчет и измерение токов в металлических кольцах при высокоскоростномэлектромагнитном нагружении.6.Метод регистрации времени момента разрушения кольцевых образцов.Апробациярезультатов.Результаты,представленныевдиссертации,докладывались на следующих международных конференциях:1.13th International Conference on Fracture (ICF13).
2013. Beijing, China;2.Международная конференция по механике «XXI Петербургские чтения попроблемам прочности. К 100-летию со дня рождения Л.М. Качанова и Ю.Н. Работнова»(Санкт-Петербург, 2014 г.);3.Международная конференция по механике «Седьмые Поляховские чтения»(Санкт-Петербург, 2015 г.);4.XXVI Международная конференция «Математическое и компьютерноемоделирование в механике деформируемых сред и конструкций» (Санкт-Петербург, 2015г.);5.Международная конференция по механике «XXI Петербургские чтения попроблемам прочности. К 110-летию со дня рождения академика С.Н. Журкова и 85-летиюсо дня рождения профессора В.А. Лихачева» (Санкт-Петербург, 2016 г.).Публикации.
Основные выводы и результаты диссертации опубликованы вработах [1-7]. Из них три ([1, 5, 7]) в журналах, входящих в перечень рецензируемыхнаучных журналов, рекомендованных ВАК. Список работ приведен в конце автореферата.4Личный вклад соискателя во всех работах состоит в непосредственном участии впроведении экспериментов, расчете действующей на образец электродинамической силы.Разработка математической модели в работах [1-7], определяющей функцию окружногонапряжения, проводиласьсовместно с В.А.
Морозовым. Аналитическийметодопределения токов в исследуемых образцах [4] был разработан совместно с В.А.Морозовым и Ю.Ф. Гунько. Использующиеся в работах [2, 3, 6, 7] программы расчетадеформационных характеристик созданы совместно с А.А. Лукиным. Постановкаэкспериментов во всех работах принадлежит В.А. Морозову.
Во всех работах совместно ссоавторами проводился анализ результатов.Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключенияи списка литературы. Каждая глава содержит краткую аннотацию, основные выводыприводятся в конце главы. Диссертация изложена на 88 страницах, содержит 52 рисунка, 3таблицы и список литературы, включающий 32 наименования.Содержание работыВо введении приводится краткая характеристика работы, обосновывается ееактуальность и достоверность. Представлен краткий исторический обзор развитиямагнитно-импульсных методов деформирования и разрушения материалов.
Приводитсяструктура диссертации и ее объем.Глава 1 посвящена анализу схем нагружения и деформирования металлическихкольцевыхобразцов.Проанализированаэлектрическаясхемаквазистатическогонагружения металлических кольцевых образцов (рис.1), с помощью которой реализуетсягармоническое нагружение с периодом в интервале от 5,5 до 7,5 мкс.Рис. 1. Блок-схема установки при синусоидальной электромагнитнойРис. 2. Схема токов. Здесь 1 −ток,нагрузке с периодом (5-7) мкс. AT – автотрансформатор; REC –протекающий по виткам катушкивыпрямитель; Rch – зарядное сопротивление; C – конденсатор; S –индуктивности; 2 − ток,разрядник; L – катушка индуктивности (соленоид без сердечника); RCиндуцированный в кольцевом– пояс Роговского; Sample – образец (металлическое кольцо); PD –образце.фотодиод;OSC – осциллограф.5Конденсатор разряжается на катушку индуктивности L при включенииразрядника S.
В то время как по катушке индуктивности протекает ток 1 (рис. 2), потоквектора магнитной индукции, пронизывающий кольцевой образец, изменяется. Такимобразом, в металлическом кольце индуцируется ток 2 . Согласно правилу Ленца,индукционный ток будет направлен таким образом, чтобы препятствовать изменениюпотока. Малые отрезки любого витка катушки индуктивности и кольцевого образцаможно считать параллельными, и по закону Ампера между ними возникает силаотталкивания, которая создает давление на внутреннюю поверхность, что приводит к егодеформации.Вдиссертационнойработепроанализировано,какойнаименьшийпериодэлектромагнитных колебаний может быть при использовании схемы, основанной насосредоточенных параметрах ёмкости и индуктивности.
Период колебаний контура,представленного на рис. 1, можно записать в виде: = 2√,(1)Проведённая оценка показала, что для витка катушки индуктивности диаметром ≈ 30 мм, радиус провода которой ≈ 0,5 мм, а конденсатор емкостью ≈ 0,5 мкФминимальный период колебаний электрического тока будет порядка 1,1 мкс. В реальныхусловиях необходимо учитывать индуктивность проводов, подводящих напряжение ккатушке от конденсатора, их емкость, а также собственную индуктивность конденсатора.При этом период электромагнитных колебаний может возрасти в несколько раз посравнению с рассмотренным идеализированным случаем.
Для существенного сокращенияпериода электромагнитных колебаний, тем самым повышения скорости нагружения идеформирования образцов, в настоящей работе предложены две принципиально новыесхемы магнитно-импульсного нагружения.С помощью первой динамической схемы (рис.3) реализуются электромагнитныеколебания в катушке индуктивности с периодом T=1 мкс. Используя вторуюдинамическую схему (рис. 4), можно получить апериодический режим колебаний, темсамым реализуя импульсное нагружение образцов.6Рис. 3. Блок-схема экспериментальной установкиРис.
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}
