Введение к работе
Актуальность темы. Проблема моделирования поведения материалов в условиях высокоскоростного нагружения сохраняет свою значимость уже на протяжении более полувека. Накоплен богатый экспериментальный материал, активно разрабатываются физические модели пластичности и разрушения. Существенный вклад в развитие данной области внесли отечественные (В.К.Борисевич, Ю.Я.Волошенко-Климовицкпй, С.Н.Журков, А.Г.Иванов, С.П.Киселев, Ю.И.Мещеряков Л В Никитин В Е Панин А К Перцев, Ю.Н Работнов В.А.Степанов, В Г Степанов Ю В Суворова В Е Фортов Г П Черепанов Е И Шемякин и др ) а также зарубежные (JD Campbell J Clifton D Curnm D E Grady J F KalthofT L.Seaman^fA.Shokey,D.B.C.Taylor,G..I.TaylorиjpOy^ные..
Интерес к изучению динамических свойств обусловлен двумя обстоятельствами. С одной стороны, их необходимо учитывать в практических задачах динамики конструкций, с другой стороны, знание динамических свойств материалов важно для понимания физических механизмов пластичности и разрушения.
В настоящее время во многих практических расчетах особенности поведения материалов при высокоскоростном нагружении либо игнорируются, либо учитываются довольно грубо, причем даже в тех случаях, когда именно эти свойства оказываются решающим фактором. В то же время, многие физические (микромеханические) модели не могут быть применены к инженерному расчету конструкций в силу своей сложности. Отметим также, что часто отсутствие необходимых экспериментальных данных не позволяет достоверно определить многие параметры таких моделей В этой ситуации возрастает роль относите тіьно несложных феноменологических моделей, которые были бы достаточно универсальны, при-
МвниМЫ .ДІЯ ІГОЙ-КТИ^ТЄСКІІХ DclCHGTOB И в ТО Ж6 ВОемЯ иМСГИ ОЫ р33VMHbIG фИЗИ-
ческие обоснования. ' ' ' "
Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования взрывного расширения цилиндрических и сферических оболочек проводятся в нашей стране и зарубежом со времен второй мировой войны. Однако до сих пор не существует моделей, описывающей экспериментальные данные в достаточно широком диапазоне диапазоне изменения параметров нагружения. В то же время ясно, что игнорирование динамических свойств материала в этих задачах недопустимо и потому данные задачи могут служить проверкой для тех или иных динамических критериев.
Цели и задачи исслеяования. В диссертации были поставлены следующие задачи:
Разработать универсальный критерий текучести справедливый для нагружения произвольной формы и длительности.
Провести сопоставление различных динамических критериев текучести и разрушения, взяв за основу понятие "инкубационного времени" материала; рассмотреть возможность их классификации.
Рассмотреть возможность применения динамических критериев текучести и разрушения к некоторым актуальным задачам.
— Рассмотреть различные подходы к задачам о взрывном расширении оболо
чек и возможность применения в них новых критериев.
Научная и практическая ценность работы заключается в разработке нового способа описания динамической пластичности справедливого в широком диапазоне скоростей нагружения и позволяющего объяснить некоторые эффекты, наблюдаемые при динамических испытаниях материалов.
Новые результаты, выносимые на защиту
Предлагается динамический критерий текучести металлов, основанный на использовании двух констант, одна из которых ("инкубационное время материала") задает временной масштаб, другая (безразмерная) показывет степень влияния истории нагружения и описывает абсолютную способность материала к проявлению "динамических" свойств. Предложенная модель находится в хорошем соответсвии с экспериментальными данными для мягкой стали в широком диапазоне скоростей деформации (Ю-3 - 10^с~1) при температуре от 195 до 713 К.
Предлагается модель, позволяющая на качественном уровне описать смену типа разрушения (вязкое — хрупкое — вязкое) и поведение предельной пластической деформации (пластической деформации в момент разрушения)
На основании экспериментальных данных и предложенного способа описания текучести удается получить количественную оценку для известной гипотезы об эквивалентности понижения температуры и повышения скорости деформации.
Предложены модификации известных моделей расширения и разрушения оболочек под действием взрывного нагружения.
Публикации и аппробация работы. По теме диссертации опубликовано шесть научных работ. Результаты работы докладывались на I Всесоюзной конференции "Технологические проблемы прочности несущих конструкций" (Запорожье), на международной конференции "Macro- and micro- mechanical aspects of fracture" (EUROMECH-291, St.Petersburg), на семинаре кафедры теории упругости математико-механического факультета СПбГУ, на семинарах лаборатории пластического деформирования материалов и лаборатории физики разрушения ИПМАШ РАН.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на SO страницах и содержит И рисунков. Библиография включает в себя S наименований.