Высокоскоростной удар и динамическое нагружениекомпозитных материалов Пластинин, Андрей Валентинович

Введение к работе

Актуальность исследования динамического деформирования композитных материалов и высокоскоростного удара по ним связана с использованием композитных материалов в качестве элементов современной техники, в том числе, в авиакосмических конструкциях, которые подвергаются воздействию динамических нагрузок. При этом практически единственным источником информации о механических характеристиках, характере разрушения таких материалов при высоких скоростях деформирования и удара являются экспериментальные исследования.

Цель работы. Получение данных по высокоскоростному удару в диапазоне скоростей удара от 1 до 11 км/с для ряда эпоксидных слоистых композитных материалов, а также экспериментальное исследование влияния высокой скорости деформирования ~ 100-1000 с^-1 на механические упругие и прочностные характеристики этих материалов.

Научная новизна. Установлено, что при изменении скорости деформирования от 10~³ до 1000 с^-1 прочность и предельная деформация возрастают от 1,5 до 3 раз для всех исследованных слоистых композитных материалов. Модуль упругости при этом не меняется. На примере изотропного дисперсно упрочненного композита (сферопластика) показано, что при высоких скоростях деформирования может измениться также характер деформирования и разрушения: хрупкий в статике, материал становится вязкотекучим в динамике.

Морфология области разрушения слоистых композитов при высокоскоростном ударе существенно отличается от наблюдаемой для упруго-пластических металлов: образуются узкие, относительно глубокие каверны и дополнительные зоны разрушения, с площадью, существенно превышающей площадь собственно каверны. Основные эмпирические зависимости, установленные ранее для металлов: эффективность^ кратерообразования от твердости мишени, влияние размера ударника, его плотности и скорости, а также влияние прочности мишени на глубину кратера в полубесконечной мишени могут использоваться для оценки результатов удара для композитов.

/

Практическая ценность результатов заключается в том, что они могут быть использованы как основа при построении теоретических динамических моделей деформирования и разрушения эпоксидных композитных материалов, а также для оценки -размеров зон разрушения в этих материалах при высокоскоростном ударе.

Апробация. Результаты работы докладывались на:

1. 10-й Всесоюзной конференции по численным методам решения задач теории упругости и пластичности, Красноярск, 1987.

2. 4-ом Всесоюзном совещании по детонации, Телави, 1988.

3. Республиканском семинаре "Прочность и формоизменение элементов и конструкций при воздействии физико-механических полей", Киев, 1990.

4. Школе-семинаре по взрывным явлениям, Алушта, 1990.

5. 1-ом Международном семинаре-выставке CADAMAT-92, Томск, 1992.

6. Международном симпозиуме по динамике удара. Пекин, Китай, 1993.

7. Международной конференции "Ударные волны в конденсированных средах". Санкт-Петербург, 1994.

8. Международной конференции "Проблемы защиты Земли от столкновения с ОКО (SPE-94)". Снежинск, 1994.

9. Симпозиуме по высокоскоростному удару. Санта Фе, США, 1994.

10. 9-ой Международной конференции по механике композитных матери
алов. Рига, Латвия, 1995.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, содержит 90 страниц, включая 45 рисунков, 1 таблицу, 68 библиографических ссылок.