Диссертация (1150590), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Основные результаты диссертационного исследования былиданы для обсуждения на следующих международных, российских конференцияхи научных семинарах: XVIII Международной конференции по вычислительноймеханике и современным прикладным программным системам (Алушта, 2013);Первом Международном научно-практическом семинаре «Системы комплекснойбезопасности и физической защиты» (Санкт-Петербург, 2013); Девятой научнопрактическойконференции«Проблемыобеспечениявзрывоопасностиипротиводействия терроризму» (Санкт-Петербург, 2014); Пятой международнойнаучно-техническойконференции«Проблемыдинамикиипрочностивтурбомашиностроении» (Киев, 2014); VIII Всероссийской конференции помеханике деформируемого твердого тела (Чебоксары, 2014); X Всероссийскойнаучно-практической конференции «Проблемы обеспечения взрывоопасности ипротиводействия терроризму» (Санкт-Петербург, 2015); XI Всероссийском съездепо фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механике (Казань,2015); 11th International DYMAT Conference (Lugano, 2015); XXVI Международной13конференции «Математическое и компьютерное моделирование в механикедеформируемыхсредиконструкций»(Санкт-Петербург,2015);XXIIПетербургских чтениях по проблемам прочности (Санкт-Петербург, 2016); LVIIМеждународной конференции «Актуальные проблемы прочности» (Севастополь,2016); 21th European Conference on Fracture (Catania, 2016); научном совете РАН погорению и взрыву в Санкт-Петербургском Научном центре РАН (март 2016);семинарах кафедры теории упругости математико-механического факультетаСПбГУ.Публикации.
По теме диссертации опубликовано 13 статей [18–30], в том числе 6работ ([18–23]) в журналах рекомендованных ВАК РФ, 6 из них включены всистему цитирования Scopus ([18–23]).Вработахинкубационного[18,19,21–23,28,30]временидляиспользованапроцессовразрушенияобщаяиконцепцияпластическогодеформирования, предложенная Петровым Ю.В.В статье [18] Смирнов И. и Евстифеев А.
получили результаты подинамическому эффекту инверсии прочности между армированным бетоном игаббро-диабазом и эффекту влагонасыщенности бетона при высоких скоростяхдеформации. В работах [18,19,26] Селютина Н.С. проводила расчеты прочностибетона с наполнителем в широком диапазоне скоростей деформации и объясниланаблюдаемый эффект инверсии прочности между бетоном с наполнителем иагрегатным бетоном.В работе [20] Петрову Ю.В. принадлежит концепция многомасштабностипроцесса разрушения.
Встатьях [20,27] СелютинойН.С. принадлежитисследование предложенной концепции на высоких скоростях деформации длягорных пород и бетона.В работе [21] Кадони Е. принадлежат экспериментальные данные пристатическом и динамическом деформировании стали. В статье [21] Петрову Ю.В.принадлежит модель расчета деформационной кривой стали при ударно14волновыхнагрузках.В статье[21] СелютинойН.С.выполненрасчетнеустойчивого поведения пластической деформации чистого железа. В работах[21,22,23,28,30] Бородину И.Н.
и Майеру А.Е. принадлежит формулировкаосновных уравнений теории дислокаций.В работах [22,23,28,30]. Селютина Н.С. предложила использовать модель расчетадеформационной кривой не только для чистых металлов, но и для сплавов.В работах [19,20,22–27,29,30] Селютина Н.С. полностью выполнила численныерасчеты и сравнивала их с экспериментальными данными.Во всех работах, опубликованных в соавторстве, автор в равной степениучаствовал в разработке основных подходов и в реализации численных расчетов.Структура и объем работы.
Диссертация, насчитывающая 101 страницу, состоитиз введения, трех глав, заключения и списка литературы, содержащего 157наименований. Работа включает в себя 21 рисунок и 9 таблиц.Поддержка. Исследования автора на различных этапах работы поддерживалисьгрантом Санкт-Петербургского государственного университета 6.38.243.2014; игрантами РФФИ (14-01-00814;16-51-53077; 16-31-00254), фондом Марии КюриTAMER №610547 и программой №25 Президиума РАН.15ГЛАВА 1. ОБЗОР ВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯПРИРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МАКРОСКОПИЧЕСКОЙ ТЕКУЧЕСТИМЕТАЛЛОВ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВПредельные значения материала при хрупком разрушении (пределпрочности) и припластическомдеформировании(предел текучести) винженерной практике определяются по деформационной кривой образца,полученной в результате стандартных статических испытаний.
На сегодняшнийдень, существует множество экспериментальных данных по конструкционнымматериалам, где подтверждается «неустойчивое» поведение предела прочности[31–33] и предела текучести [34–37]. Под «неустойчивым» поведениемпонимается увеличение предельного значения в сравнении со статическойпрочностью или статическим пределом текучести в зависимости от исследуемогопроцесса. При этом степень увеличения для каждого материала различна.Наблюдаемыйэффектпротиворечитклассическимпредставленияммеханики разрушения и теории пластичности, где предел прочности и пределтекучести предполагался в качестве константы материала для любого внешнеговоздействия. Следует отметить, что теория пластичности, основанная накритериях Мизеса и Треска, не способна описывать чувствительность материала кусловиям внешнего воздействия, так как предполагается, что релаксация упругихнапряженийпроисходитмгновенновмоментпереходаматериалакпластическому деформированию.
Таким образом, эффект «зуба текучести»[34,35,38], как явление «неустойчивого» поведения предела текучести, непредусмотрен классическими теориями пластичности.Причиной«неустойчивого»поведенияпредельныххарактеристикматериала для двух рассматриваемых процессов можно объяснить тем, что вотличие от квазистатических нагрузок, деформационная кривая в условияхударно-волновых нагрузок значительно зависит от параметров внешнеговоздействия на материал. К ним могут относиться в зависимости от эксперимента16длительность, амплитуда импульса и скорость удара.
Таким образом, дляописания поведения материала при высокоскоростных воздействиях, информациипо предельным значениям напряжений статической деформационной кривой недостаточно, и следует проводить несколько серий испытаний, управляяпараметрами внешнего воздействия. Для удобства в качестве параметрачувствительности к изменению импульса или амплитуды нагрузки частоиспользуют более общий параметр скорости деформации. В частности, проблемачувствительности материала к внешним условиям при ударно-волновой нагрузкена предел прочности при хрупком разрушении [31] и предел текучести [37]является широко обсуждаемой в литературе.Трудность в описании предельных характеристик хрупкого разрушения идеформационной кривой пластического деформирования при ударно-волновыхнагрузках состоит в отсутствии единого подхода, позволяющего широкоприменять на практике для большинства материалов при различных параметрахвнешнего воздействия.Как было отмечено во введении, чтобы уменьшить многочисленностьэкспериментов для полного представления о поведении материала в заданныхусловияхэксплуатации,необходимоввестифундаментальныйподход,основанный на внедрении в расчетные схемы минимального количествадополнительных физически обоснованных параметров, независимых от внешнихусловий процесса.
Важно, что внедряемые параметры должны быть некоторымисвойствами материала, а не процесса. При этом единый подход долженудовлетворятьклассическимкритериямприопределенноминтервалевоздействий, где их действие справедливо. Таким образом, разработкафундаментального подхода с учетом выше изложенного является востребованнойзадачей в инженерной практике.171.1. Классические и неклассические критерии хрупкого разрушения итекучести при ударно-волновых нагрузкахПоведение предельных напряжений при ударно-волновых нагрузкахзависит от скорости внешнего воздействия.
В литературе обсуждаются различныеспецификации нагрузок по скоростям деформации [39–42], но основнойклассификацией является их по существенной роли сил инерции материала придинамических (значительная роль) и квазистатических (не учитываются)воздействиях.Несмотря на многообразие феноменологических и механических критериевпрочности, представленных в обзорной работе [43], развитие критериевпредельных напряжений для динамических нагрузок является наиболее важным[31,44,45].Рассмотрим ряд основных результатов хрупкого разрушения для описаниядинамическихпроцессов,обсуждаемыхвработе[45].Наиболеераспространенный критерий прочности основан на концепции минимальногокритического напряжения, при которой прочность материала не может превышатьнекоторого критического напряжения c : c(1.1)где – растягивающее напряжение в образце.
Классический критерий (1.1)выполняется при статических воздействиях. Применение закона сохраненияколичества движения при воздействиях малой длительностью и высокойамплитудой импульса не возможно для критерия (1.1), в связи со свободнымвыбором c при коротких импульсах.В работе Златина, Мочалова, Пугачева и Брагова [46] для откольногоразрушения впервые показано на временной диаграмме прочности, что пороговаяамплитуда напряжений при кратковременных импульсах имеет отклонение от18статической прочности материала (явление «динамической ветви»). Стоитотметить, что полученный эффект «неустойчивого» поведения прочностиматериала при медленных нагрузках, впоследствии наблюдаемых в работахдругих авторов (обзорные статьи [31,32]), являлся толчком к развитию новыхкритериев прочности, отличных от классического подхода (1.1).
В работах [47–50]наблюдался эффект “задержки разрушения”, когда разрушение в материаленаступаетнаинтенсивностистадииуменьшениянапряженийнапряженияСогласно[49,50]).[47,48](коэффициентаклассическимконцепциямразрушения (1.1) природу явления трудно объяснить. Интерпретация эффекта“задержки разрушения” как динамического эффекта разрушения была проведенаЗлатиным, Песчанской и Пугачевым [48]. Объяснение было основано на эффектеуменьшения времени процесса до порядка времени роста дефектов, чтоспособствует развитию чувствительности прочности при динамических нагрузкахот внешних воздействий (в частности, длительность и амплитуда импульса).
Обаэффекта, полученных в [46,48], описывают критическое напряжение придинамических воздействиях как параметр процесса, в отличие от классическогопредставления о прочности (1.1), и иллюстрируют необходимость введения новыхфундаментальных характеристик материала. Стоит отметить, что Златин,Песчанская и Пугачев [48] подсчитали некорректным условное разделениенагрузок по фиксированной скорости деформации, в отличие от [39–42], исделали предположение, что при кратковременных воздействиях время процессасущественно меньше времени роста микродефектов в материале.Введение структурного размера Нейбером [51] и Новожиловым [52,53] вкритерий разрушения оказалось не достаточным для описания поведенияматериала при динамических нагрузках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
