Введение к работе
'--
Актуальность проблемі. Работа посвящена исследованиям по проблемам хрупкого динамического разрушения - предмету особого беспокойства инженеров-конструкторов на протяжеіппі многих лет. Хрупкое разрушешіе является одним из наиболее опасных видов повреждения конструкций, так как характеризуется большая кисатаба-ми, внезапностью и лавинным, по крайней мэре в заключительной стадии, развитием, что не дает возможности принять кагате-либо меры и действия по своевременному его прекращению или локализации. Актуальность исследований в этом направлении обусловлена ещЭ и тем, что именно механические крупные разрушения несуких элементов конструкций, как правило, являются наиболее частой причиной крупных аварий. Так, проведенные американскими учеными исследования показали, что затраты па ликвидацию последствий аварий, произошедших вследствие разрушений конструкций, составляют для промышленности США около 120 млрд. долларов в год ( 5а-tya M.Atluri).
Особая ситуация в этом плане сложилась у нас в стране, где имеется более двух тысяч химически опасных объектов, при авариях на которых, как это уно имело место на ряде производств, территория зоны заражения с поражающая концентрациями может достигать нескольких десятков и даке сотен квадратных километров. На магистральных продуктопроводах ежегодно происходит в среднем около 180 аварий, наносящих громадный, часто невосполнимый ущерб. Следует особо отметить высокий уровень опасности объектов ядерной энергетики в нашей стране, что связано прежде всего с недостаточной надежностью оборудования АЭС и частыми аварийными ситуациями. Только за 1990 год на атомных станциях произопло Ю5 неплановых остановов атомных энергоблоков.
Несмотря на актуальность исследований в этом направлении, механика хрупкого динамического разрушения находится в стадии своего формирования, что связано со многими причинами , и главные из них - это сложность процессов динамического разрушения и отсутствие эффективных подходов, которые могли бы дать обозримые
результаты при решении конкретных практических задач.
Цель работы. Основной задачей диссертации являлась разработка нового подхода в механике хрупкого динамического разрушения, основанного на' снергетичэском принципе и принципе "временного разделения" процессов разрушения и подвода внешней энергии к специально Еыбрашюму волновому объему (области влияния). На базе этих двух принципов сформулирован так называемый " волновой критерий разрушения", а также разработана методика оценки масштабов возможных разрушений, которая затем использовалась для решения конкретных практичесган задач. Целью экспериментальных исследований были попытай анализа основных положений идеализированной тоориа хрупкого динамического разрушения и определения области возможного применения разрабатываемого подхода.
Метода исследования. Расчетные методы включали в себя разнообразные математические и вычислительные процедуры поиска решений п9стационаршас задач механики хрупкого динамического разрушения. Экспериментальный метод основан на модификации подходов, предложенных Гопкинсоном и Клепачко для оценки механическіи характеристик разрушения материалов при высокоскоростном нагру-20Ю.:.
Научная новизна работы
1. Предложен новый энерг ^-волновой подход в механике
хрупкого динамического разрушена .
-
Получены решения конкретных задач в рамках разрабатываемого подхода.
-
Представлены экспериментальные данные о динамических характеристиках разрушения материалов при высоких скоростях нагру-жения.
-
Разработана методика оценки масштабов возможных разрушений, основанная на сформулированном в рамках подхода волновом критерии разрушения.
5. Показана и реализована воа.газсность использования этого
критерия для оцешш параметров разруаеїшя материалов со сложной
реологаей.
6. Обоснована область возмоїзюго применения энерго-
волнового подхода, которая в силу общности принципов, полокенных
в его основу, не ограїшчквается только задачами механики разру
шения.
Практическая цеішость результатов диссертации состоит в их использовании для:
анализа наиболее опасного вида повреждения конструкции -хрупкого динамического разруиения;
оценки. масштабов возмокных разрупошй высоконагруженных элементов конструкция и расчета окидаекого ущерба вследствие таких разрушения;
разработки мероприятий по исключешт катастрофических разрушений и снижению ущерба от опасных разруиошй!, а так;:е для проектирования средств защити потенциально опасных объектов;
описания импульсных технологически процессов обработки материалов с целью выбора наиболее рациональных их параметров.
Апробация работа.
Основные положения работы докладывались на научном семинара отдела механики деформирования и разрукония ИМАПІ РАН, на Седьмом всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике (Москва, август 1991 г.), на Всесоюзной научно-технической ковінрен-ции "Безопасность конструкций сложных технических систем" (Красноярск, октябрь 1991 г.), а также в ряде конференций, семинаров и выступлений.
Объеы и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, каждая из которых снабжена краткой аннотацией в начале и общими выводами в конце, заключения и списка литературы. Изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, 1 таблицу и 115 наименований літературних источников.
- б -
