Диссертация (1149351), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Лихачева» (СанктПетербург, 2016 г.).Публикации. Основные выводы и результаты расчетов опубликованы в работах:1. V.A. Morozov, Yu.V. Petrov, A.A. Lukin, V.M. Kats, S.A. Atroshenko, G.D.Fedorovskii, D.A. Gribanov, O.K. Zaichenko. Fracture of Metallic Ring Samples under static and dynamic loading // 13th International Conference on Fracture (ICF13), June 16-21, 2013, Beijing, China, ICF13 Proceedings, PhysicalAspects (S17-043).2.
Зайченко О.К., Лукин А.А., Морозов В.А. Деформирование и разрушениекольцевых образцов магнитно-импульсным методом // XXI Петербургские чтения по проблемам прочности. К 100-летию со дня рождения Л.М.Качанова и Ю.Н. Работнова. Санкт-Петербург, 15-17 апреля 2014 г.:сборник материалов. СПб., 2014. С. 155-157.3. Зайченко О.К., Лукин А.А., Морозов В.А. Динамическое деформированиеи разрушение тонких металлических кольцевых образцов магнитноимпульсным методом // XXVI Международная конференция «Математическое и компьютерное моделирование в механике деформируемых среди конструкций». Тезисы докладов. 2015.
С. 143.4. Н.А. Гунько, Ю.Ф. Гунько, О.К. Зайченко, А.А. Лукин, В.А. Морозов.Деформирование и разрушение тонких кольцевых образцов из меди иалюминия магнитно-импульсным методом // Седьмые Поляховские чте-9ния: Тезисы докладов международной научной конференции по механике. 2015. С. 256.5.
Gunko Y.F., Zaychenko O.K., Lukin A.A., Morozov V.A., Gunko N.A. Deformation and fracture of thin ring samples of copper and aluminium by magnetic pulse method // 2015 International Conference on Mechanics - SeventhPolyakhov's Reading; Saint Petersburg State University, St. Petersburg; Russian Federation; 2 February 2015 through 6 February 2015; Category numberCFP15A24-ART; Code 112290, Article number 7106734, 2015.6. Зайченко О.К., Лукин А.А., Морозов В.А. Сравнение ударноволновых характеристик кольцевых образцов при магнитно-импульсном нагружениис разной скоростью деформации // XXII Петербургские чтения по проблемам прочности.
К 110-летию со дня рождения профессора В.А. Лихачёва. Санкт-Петербург, 12-14 апреля 2016г.: сборник материалов. СПб.,2016. С. 290-292.7. Zaychenko O.K., Lukin A.A., Morozov V.A. Dynamic deformation and fracture of thin metal ring samples under magnetic pulse loading // Material Phisicsand Mecahanics, volume 26, issue 1, 2016, pp. 81-84.Личный вклад соискателя во всех работах состоит в непосредственном участии в проведении экспериментов, расчете действующей на образец электродинамической силы. Разработка математической модели в работах [1-7], определяющей функцию окружного напряжения, проводилась совместно с В.А. Морозовым.Аналитической метод определения токов в исследуемых образцах [4] был разработан совместно с В.А.
Морозовым и Ю.Ф. Гунько. Использующиеся в работах[2, 3, 6, 7] программы расчета деформационных характеристик созданы совместнос А.А. Лукиным. Постановка экспериментов во всех работах принадлежит В.А.Морозову. Во всех работах совместно с соавторами проводился анализ результатов.10Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Каждая глава содержит краткую аннотацию, основные выводы приводятся в конце главы. Диссертация изложена на 88 страницах, содержит 53 рисунка, 3 таблицы и список литературы, включающий 32наименования.Во введении приводится краткая характеристика работы, обосновываетсяее актуальность и достоверность.
Представлен краткий исторический обзор развития методов экспериментального деформирования разрушения материалов.Приводится структура диссертации и ее объем.Глава 1 посвящена анализу схем нагружения и деформирования металлическихкольцевыхобразцов.Рассмотреныосновныеаспектовмагнитно-импульсного метода, предложенного в работах [28-31]. Приведено краткое описание методики исследования прочностных характеристик материала при такомспособе нагружения.Проанализирована электрическая схема квазистатического нагружения металлических кольцевых образцов, с помощью которой реализуется гармоническоенагружение с периодом в интервале от 5,5 до 7,5 мкс.
Проведена оценка минимально возможного периода при подобном методе нагружения.В главе представлены две разработанные электрические схемы динамические нагружения металлических колец и приведен их анализ. Первая электрическая схема позволяет получить период гармонических колебаний силы тока T=1мкс. С помощью второй электрической схемы ток формируется в виде остроугольного импульса с периодом 80 нс.Глава 2 посвящена аналитическому описанию процессов электромагнитного нагружения кольцевых металлических образцов. Анализируются электромагнитные колебания в двух индуктивно связанных контурах. Выводятся выражениядля определения функции токов в катушке индуктивности и кольцевом образце.11Приводится метод расчет силы, вызывающей деформацию в кольце. Выводитсяуравнение движения кольца и уравнение для определения функции окружногонапряжения в кольцевом образце.В данной главе приводятся конкретные расчеты силы Ампера, действующейна внутреннюю поверхность металлического кольца, для случаев разной энергиизаряда конденсатора, различных материалов и размеров металлических образцов.Для этих же случаев построены функции окружного напряжения по выведеннымуравнениям.Глава 3 посвящена вопросам экспериментального исследования нагружения, деформирования и разрушению металлических кольцевых образцов.
Приведено краткое описание экспериментальных установок, с помощью которых производилось нагружение металлических колец. Представлены две экспериментальные методики определения токов в кольцевых образцах. Описан метод определения момента разрушения металлического кольца для всех представленных в первой главе схем нагружения. Приведено описание экспериментального методаопределения радиального давления на внутреннюю поверхность кольцевых образцов.С помощью описанных экспериментальных методов в настоящей главе проводится определение окружного напряжения в металлических образцах для разных случаев нагружения, скорость деформации и напряжения в момент разрушения исследуемых образцов.В заключительной части данной главы приводится сравнение расчетных иэкспериментальных данных.Комплексные исследования, проведенные в данной работе, позволяют оценить прочностные и деформационные характеристики материалов в широкомдиапазоне энергетических параметров и скоростей деформации.12§2 Магнитно-импульсные методы деформирования иразрушения материалов при скоростных нагрузкахЭкспериментальное изучение деформации при скоростных нагрузках былоначато Ниордсоном [25] который разработал схему электромагнитного нагружения для придания импульса металлическому кольцу.Несколько позже Джонсоном [18] был представлен обзор методик построения диаграмм деформирования в условиях действия электрических токов и электромагнитных полей.
В этой работе было показано, что отклик металлических колец на действие электромагнитных полей происходит не мгновенно, а механические свойства материалов, из которых изготовлены образцы, под действием полейизменяются в значительной степени уже после завершения деформации.Гради и Бенсоном [14] исследовалась фрагментация при разрыве металлических колец. Была получена величина деформации при разрыве, которая возрастала почти как линейная функция от скорости расширения кольца. В экспериментах авторов металлические кольца ускоряются до максимальных радиальных скоростей около 200 м/с. Для регистрации движения колец во времени была использована методика стрик-камеры.
Для проведения испытания были выбраны образцы, изготовленные из OFHC меди и алюминия 1100-0.Эксперименты по растяжению колец из алюминиевого сплава [9] выявилизависимость деформации от скорости и размеров образцов. Было обнаружено, чтонапряжение в кольцевых образцах с диаметром 25,4 мм достигает меньших значений, нежели в образцах диаметром 50,8 мм. Скорость деформации ниже 2 ∙103 с−1 не влияет на процесс деформации.Касательно микроструктуры, которая образуется в результате ударногонагружения, было показано [24], что она зависит от длительности импульса.
Авторы [27] утверждают, что образование дислокаций играет основную роль в пластическом поведении материала при ударном нагружении, а короткие ударные13импульсы являются важным инструментом для исследования не только скоростиих образования, но и пластической деформации в целом.Механические напряжения в образцах из меди могут быть определены какфункция скорости деформации [10], причем при скоростях деформации, превышающих 103 с−1 , скорость накопления дислокаций будет сильно зависеть от скорости деформации.Для тонких металлических колец определялись скорости деформации итемпературы образцов в зависимости от начального напряжения [11] Было установлено, что для материалов с больших сопротивлением, чем у меди, расширениеобразцов будет более сложной задачей.
Для решения этой проблемы были разработаны улучшенные методы нагружения металлических колец [13], что позволилодеформировать образцы из материалов низкой проводимости.Г.В. Степановым было показано [7], что количество разрушений в кольцевых образцах пропорционально скорости их расширения и не зависит от диаметра. Также было выявлено, что процесс деформирования идет равномерно по всемуобъему материала. Это позволяет определить равномерную деформацию, а не локализованную.В исследовании [8] для изучения влияния скорости деформации пластичныхметаллов были проведены эксперименты по расширению тонких металлическихколец, изготовленных из алюминия 6061 и меди OFHC, с использованием интенсивных магнитных полей.
Для оценки скорости расширения образцов применялсяклассический электродинамический анализ. Скорости расширения металлическихобразцов находились в интервале от 50 до 300 м/с. Экспериментальные данныепоказали, что пластичность алюминия и меди монотонно растет с увеличениемскорости. Выявлено, что при скорости расширения 300 м/с деформация образцапочти в два раза больше, чем в статических условиях.Исследования динамической прочности при интенсивных импульсныхнагрузках [1, 2, 4] показали, что если уменьшить длительность импульса от 4,3 до1 мкс порог хрупкого разрушения возрастет, а трещина наоборот растет интенсивнее при увеличении длительности импульса.14К аналитическому описанию процесса разрушения металлических колецсуществует несколько подходов.
Первый основан на работах Мотта [23], которыйвыдвинул два положения об образовании шеек и разрушении пластических материалов. В этой модели каждая материальная точка кольца накапливает пластическую деформацию до тех пор, пока не произойдет разрыв или не наступит разгрузка. Это приводит ко второму постулату: в момент возникновения разрыва вслабейшем участке генерируется волна разгрузки, которая распространяетсявдоль кольца, разгружая смежные участки кольца.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
