Толкачев В.Ф. Зелепугин С.А. Тырышкин И.М.
Особенности разрушения материалов при динамических нагрузках
Докладчик: Толкачев В.Ф.
В работе представлены результаты комплексного подхода к исследованию процессов деформирования и разрушения материалов в условиях интенсивного динамического нагружения на основе экспериментального, инженерного и математического моделирования с учетом влияния температуры на прочностные свойства металлов.
Эксперименты выполнялись на баллистическом стенде. При регистрации динамики проникания ударников в преграды, их деформирования и разрушения, геометрических и кинематических параметров осколков за пластиной использовались высокоскоростная и рентгеноимпульсная съемка с применением комплекса регистрирующей и измерительной аппаратуры.
Установлено, что на характер и геометрию деформирования, зон лицевых и тыльных разрушений в пластинах влияют начальные условия динамического контакта. Так, непосредственно под внедряющимся ударником отсутствуют заметные микроповреждения, а магистральные трещины проявляются на периферии. Такой характер разрушения вызван тем, что первоначально развивающиеся трещины на оси симметрии тормозятся вследствие сжимающих напряжений при поджатии материала пластины внедряющимся ударником. Получены фото шлифа поперечного сечения откольного разрушения в стальной пластины толщиной 24 мм при ударе стальной частицей массой 5,5 г со скоростью 2,76 км/с в нормаль. Проведенный анализ свидетельствует о том, что отрыв тыльного откольного слоя представляет комбинацию отрывного разрушения, формирующего магистральную трещину параллельно поверхности, и сдвигового разрушения, которое совершает резкий поворот относительно магистральной трещины. Визуальный осмотр шлифа области их соединения не обнаружил заметного увеличения концентрации пор и других микроповреждений относительно микроструктуры образца. По видимому, рост магистральной трещины отрыва прекращается там, где заканчивается образование микроповреждений и микропор. Здесь и происходит поворот трещины отрыва и переход ее в полосу скольжения, завершающую образование боковой поверхности откольной «тарелочки».
При численном моделировании процесса разрушения использовалась система уравнений, описывающая нестационарные адиабатические движения сплошной среды. Для счета использовался метод конечных элементов. Моделирование разрушений осуществлялось с помощью кинетической модели активного типа. Результаты расчетов подтвердили, что смещение магистральной откольной трещины прекращается, когда напряжения достигают значения откольной прочности.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 13-08-00509).
К списку докладов