Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности динамического разрушения и импульсного пробоя твердых тел
1.1 .Феноменология и модели разрушения твердых тел в условиях импульсного нагружения. 16
1.2. Феноменология и модели разрушения твердых диэлектриков в условиях импульсного воздействия . 30
1.3.Структурная макромеханика разрушения. 38
Глава 2. Инкубационное время . 43
2.1 .О релаксационной природе инкубационного времени разрушения. 43
2.2. Феноменологическая модель микро-разрушения. Расчет времени релаксации микроразрушения. 45
2.3. О возможном экспериментальном определении инкубационного времени разрушения . 47
2.4.Континуальное описание процесса динамического разрушения. 49
Глава 3. Прогнозирование откольного разрушения твердых тел. 53
3.1.Временная зависимость откольной прочности. 53
3.2. Кинетическая трактовка структурно-временного критерия разрушения . 59
3.3.Температурная зависимость откольной прочности. 65
3.4.Скоростная зависимость откольной прочности. 69
3.5.Масштабные уровни разрушения. 72
Глава 4. Прогнозирование электрического пробоя твердых тел в условиях импульсного воздействия внешней среды . 79
4.1 .Временная зависимость электрической прочности. 79
4,2.Температурная зависимость электрической прочности. 84
4.3. Сравнение вольт-секундных характеристик различных материалов . 87
Заключение. 90
Список литературы. 91
- Феноменология и модели разрушения твердых диэлектриков в условиях импульсного воздействия
- О возможном экспериментальном определении инкубационного времени разрушения
- Кинетическая трактовка структурно-временного критерия разрушения
- Сравнение вольт-секундных характеристик различных материалов
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Необходимость изучения динамического разрушения не подлежит сомнению из-за важности решения многих инженерных задач. Главной отличительной чертой области высокоскоростного импульсного нагружения является тот факт, что длительность действия давлений может оказаться сравнимой со временем роста дефектов и временами процессов, происходящих на микроуровне (движением дислокаций, перемещением полимерных молекул, разворотом блоков и т.д.). Для описания динамического разрушения важно определить степень поврежденности материала и исследовать кинетику возникновения и роста микродефектов, которая, в свою очередь, определяется физическими свойствами материала и его структурой. При такой сложной картине встает вопрос о количестве стадий разрушения и условиях перехода одной стадии в другую.
К настоящему моменту, построено большое количество моделей динамического разрушения, которые носят частный характер (Никифоровский B.C., Шемякин Е.И., Канель Г.И., Новиков С.А., Молодец А.М., ДреминА.Н., Иванов А.Г., TulerF.R., Butcher В.М., Klepaczko J.R.). Поэтому, в диссертации рассмотрены задачи математического моделирования эффектов динамического разрушения и импульсного электрического пробоя твердых диэлектриков, с использованием структурно-временного подхода, предложенного Морозовым Н.Ф., Петровым Ю.В., Уткиным А.А. В рамках структурно-временного подхода Петровым Ю.В, сформулирован критерий инкубационного времени, основанный на введении новой характеристики материала - инкубационного времени. В зависимости от класса задач инкубационное время определяется либо кинетикой развития микродефектов, либо кинетикой размножения электронов. Поэтому определение инкубационного времени на основе данных о микрофизических особенностях материала является актуальной задачей.
Во второй главе диссертации решается задача о расчете инкубационного времени разрушения на основе данных о поврежденности материала. Показано, что, используя положения NAG-модели (Seaman L., Curran D.R., Shockey D.A.), можно рассчитать значение инкубационного времени на основе данных о начальной поврежденности образца.
С другой стороны, важно, чтобы вновь вводимые параметры, как, например, инкубационное время, были измеряемы прямыми экспериментальными методами. В диссертации обсуждается возможность экспериментального определения инкубационного времени на основе анализа измерения интенсивности света, рассеянного на микроповреждениях (Златин Н.А, Пугачев Г.С.).
Рассчитанные значения инкубационного времени были использованы для моделирования экспериментально обнаруженных эффектов откольного разрушения (Златин Н.А, Пугачев Г.С, Врагов A.M.; Беллендир Э.Н., Кривошеев СИ., Красюк И.К., Учаев А.Я., Глушак Б Л., Новиков С.А., Мещеряков Ю.И., КанельГ.И., Разоренов СВ., Уткин А.В., Фортов В.Е., BaumungK.). Далее, в диссертации показана связь критерия инкубационного времени с кинетической концепцией прочности.
Проблема построения модели актуальна и для изучения импульсного электрического пробоя твердых диэлектриков. На данный момент, накоплен большой объем экспериментальных данных, которые выявляют ряд принципиальных эффектов, указывающих на динамический характер импульсного электрического пробоя твердых диэлектриков. К таким эффектам относятся: «временная зависимость» электрической прочности, температурная зависимость электрической прочности, запаздывание пробоя, эффект инверсии прочности (Ханефт ИХ., Ханефт А.В., Завадовская Е.К., Сканави Г.И., Воробьев А.А., Воробьев Г.А., Усов А.Ф.). Однако, для описания импульсного пробоя, предложен ряд эмпирических моделей, и пока не существует математической модели учитывающей основные закономерности процесса электрического пробоя твердых диэлектриков. Таким образом, в диссертации впервые получена связь инкубационного времени с релаксационными микроструктурными процессами и получено совпадение расчетных данных с экспериментальными при решении задач математического моделирования эффектов динамического разрушения. Критерий инкубационного времени впервые использован для моделирования эффектов импульсного электрического пробоя твердых диэлектриков. При этом получены новые интересные теоретические результаты, имеющие широкое практическое применение.
Цель работы. Развитие структурно-временного подхода для моделирования эффектов динамического разрушения твердых тел и импульсного пробоя диэлектриков, анализ полученных результатов.
Научная новизна работы.
1. Предложен способ расчета инкубационного времени на основе учета начального состояния поврежденное™ среды. Установлена связь между критерием инкубационного времени и термофлуктуационной теорией прочности. Показано, что инкубационное время разрушения можно считать параметром материала при данной температуре. Предложен прямой экспериментальный метод определения инкубационного времени разрушения. Сформулирован критерий разрушения в дифференциальной форме, эквивалентный критерию инкубационного времени разрушения, : 2. Показано, что критерий инкубационного времени разрушения позволяет моделировать температурную зависимость откольной прочности и эффект масштабных уровней разрушения. 3. Дано объяснение эффектов импульсного пробоя диэлектриков: временной зависимости электрической прочности (вольт-секундной характеристики) и температурной зависимости электрической прочности. Показано, что критерий инкубационного времени позволяет сравнивать вольт-секундные характеристики различных сред и определять направление развития канала пробоя.
Достоверность результатов работы. Достоверность представленных результатов подтверждается сравнением с экспериментальными данными, а также использованием точных аналитических соотношений.
Положения, выносимые на защиту
1. Связь инкубационного времени разрушения с релаксационными процессами, происходящими в микроструктуре материала. Определение инкубационного времени на основе информации о начальной поврежденности среды. Связь инкубационного времени с параметрами кинетической концепции прочности. Возможность измерения инкубационного времени прямым экспериментальным методом.
2. Моделирование ряда принципиальных эффектов динамического разрушения материалов. Анализ масштабного эффекта. Предложение нового принципа для описания температурной зависимости прочности материала. Определение инкубационного времени для конкретных металлов и высокопрочных сплавов.
3. Применение критерия инкубационного времени импульсного пробоя для объяснения экспериментально обнаруженных эффектов при электрическом пробое твердых диэлектриков. Определение направления развития канала пробоя на границе раздела двух сред, с помощью критерия инкубационного времени пробоя.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XXVIII и XXX Международных молодежных научных конференциях Тагаринские чтения" (Москва, 2002, 2004); международной молодежной конференции "Ломоносов - 2001" (Москва, 2001);Всероссийском конкурсе научных работ молодых ученых по механике и процессам управления, посвященном столетию со дня рождения А.И.Лурье (Санкт-Петербург, 2001); XXX, XXXI, XXXII Международных научных летних школах "Advanced Problems in Mechanics" (АРМ 2002, 2003, 2004) (Санкт-Петербург, . Репино, 2002, 2003, 2004); Международной конференции International Symposium on Trends in Applications Mathematics to Mechanics (STAMM 2004, Seeheim, Darmstadt, Germany, 2004); научных семинарах кафедры теории упругости мат.-мех. ф-та СПбГУ под руководством акад. Н.Ф. Морозова (Санкт-Петербург).
Публикации, Полный список научных трудов по теме диссертации содержит семь наименований.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 69 наименований. Работа содержит 97 страниц и 28 рисунков.
Феноменология и модели разрушения твердых диэлектриков в условиях импульсного воздействия
Отметим наиболее принципиальные с позиции механики разрушения особенности испытаний, результаты, полученные в ходе экспериментов, и модели, построенные на основе полученных данных.
Основываясь на анализе изменения представлений о процессе разрушения, работы по изучению откольного разрушения можно условно разделить на несколько групп.
К первой группе можно отнести работы, в которых разрушение рассматривается как критическое событие, наступающее по достижении определенными параметрами нагружения критического значения. Критический подход основывается на гипотезах Ш.Кул она, К,Мора, Э.Мариотта, рассматривавших изучаемые среды и конструкции как бездефектные, а разрушение - как мгновенный акт, связанный с достижением локальным напряжением а некоторого критического значения. В этом случае мы имеем дело с некоторой силовой характеристикой, достигающей заданного критического значения, после чего, согласно теории, разрушение происходит мгновенно.
Такой подход характерен для ранних работ по определению откольной прочности различных материалов. В настоящее время этот принцип получил название "схема мгновенного откола" и довольно широко используется в некоторых частных случаях, например, при анализе разрушения горных пород малой прочности.
Следующим шагом в развитии представлений о разрушении был отход от мгновенных представлений. Работы, в которых разрушение рассматривается как кинетический процесс, протекающий во времени, можно отнести к отдельной группе. Основное внимание в этих работах уделяется определению времени до разрушения.
В работах С.Н.Журкова [13-15] главной задачей было определить, существует ли зависимость между характером нагружения и долговечностью материала (временем от момента приложения воздействия до разделения образца на части). В кинетической концепции [13-15], предложенной в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН разрушение рассматривается как непрерывно развивающийся во времени процесс, который начинается сразу же после приложения к телу нагрузки. Процесс состоит в разрыве межатомных связей и постепенном накоплении их в разрываемом материале. В [13] показано, что фактор времени является фундаментальной характеристикой прочности. Игнорируя время, затрачиваемое на разрушение, нельзя правильно понять основу явления прочности.
Было показано [13], что между временем до разрыва испытуемого образца под нагрузкой , разрывающим напряжением о и абсолютной температурой Т имеется однозначная связь, которая хорошо передается формулой: где /0, UQ, у - постоянные коэффициенты, определяющие прочностные свойства твердого тела; константа U0 — тесно связана с энергией разрыва межатомной связи и определяет энергию активации процесса разрушения; t0=l(T с - совпадает с фундаментальной характеристикой твердого тела — периодом тепловых колебаний атомов; у - определяется как коэффициент, пропорциональный перенапряжению на межатомных связях по сравнению со средним напряжением в образце. Формула (1.1) показывает, что разрыв есть активационный процесс, скорость которого определяется частотой или средним временем ожидания тепловых флуктуации, и чтобы разорвать связи, ответственные за прочность материала, необходимо преодолеть энергетический барьер U0, величина которого зависит от природы этих связей. Из (1.1) следует, что имеется определенный механизм, при помощи которого начальный барьер U0 снижается под действием растягивающих усилий на величину уст. Кинетическая концепция прочности оказывается эффективной для анализа и предсказания поведения материалов в квазистатическом диапазоне скоростей нагружения (от -ЮЛ; до 10І0с). В случае высокоскоростного (высокоинтенсивного, кратковременного) воздействия концепция оказывается неприменимой. В кинетической концепции момент окончания действия нагрузки всегда совпадает с моментом разрушения, а это, как будет показано ниже, в случае динамического разрушения, не всегда так. Многочисленные экспериментальные исследования динамического разрушения твердых тел в последние десятилетия привели к накоплению новых данных в широком диапазоне изменения параметров импульсного нагружения. В совокупности эти данные противоречили понятию о "пределе прочности" и заставили исследователей отказаться от "мгновенных" представлений о процессе разрушения. Первые, наиболее детальные исследования процесса импульсного нагружения были выполнены К.Бробергом [52] и Н.А.Златиным с сотрудниками [18 19]. Методика, разработанная в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН, позволяет проследить историю локального нагружения образца в месте образования откольной поверхности вплоть до момента разрушения. Испытываемые образцы имели форму диска толщиной 25 мм. Ударное нагружение обеспечивалось пневматической пушкой. Импульс возбуждался ударом по центральной части диска дном алюминиевого стакана со скоростью до 1050 м/с. Таким образом, удалось получить импульс сжатия с плоским фронтом на пути 40 мм.
О возможном экспериментальном определении инкубационного времени разрушения
Теоретическое определение вольт-секундной характеристики затруднительно, так как время разряда зависит от величины напряжения: оно уменьшается с увеличением последнего. Горев А.А. и Машкилейсон Л.Е. нашли теоретическую зависимость для вольт-секундной характеристики воздушного промежутка, исходя из того, что энергия при формировании разряда, рассеиваемая в воздушном промежутке при напряжениях, больших статического пробивного, остается постоянной. Ими выведенная формула где U- пробивное напряжение; иЫа- пробивное статическое напряжение или минимальное импульсное; tp- время разряда; г - постоянная времени, выраженная в тех же единицах, что и время разряда, хорошо согласуется с экспериментальными данными для пробоя воздушных промежутков. Также предложены в [29] многообразные эмпирические соотношения, которые в частных случаях удовлетворительно описывают зависимость напряжения пробоя горных пород от основных контролируемых факторов воздействия: параметров импульсного напряжения, межэлектродного расстояния, вида горной породы. В частности, на косоугольных импульсах напряжения в системе электродов острие-плоскость для горных пород применимы следующие соотношения: где U- пробивное напряжение, кВ; UQ- коэффициент, равный минимальному напряжению пробоя образца толщиной 1см, кВ; А- крутизна фронта импульса напряжения, кВ/мкс; d- толщина образца, см; tp- время до пробоя, мкс; Т константа, мкс; тп,п - коэффициенты, зависящие от вида породы и крутизны фронта импульса. Для твердых диэлектриков процесс разряда пока мало выяснен. Поэтому для них экспериментальные вольт-секундные характеристики, снятые при различных условиях (форма поля, расстояние между электродами и др.), должны помочь выяснению характера разряда.
Для выяснения характера разряда в твердых диэлектриках В.Д.Кучиным экспериментально определялась электрическая прочность NaCl, KBr, KJ, КС1 при различных температурах и различных по длительности напряжениях, в условиях - наименьшего влияния вторичных эффектов. Исходя из термодинамических характеристик вещества, были рассчитаны скорости охлаждения и нагревания образцов, при которых они не будут растрескиваться. Форма образцов при пробое в равномерном поле - полусфера против плоскости, в неравномерном поле - конус против плоскости. Такая форма образца позволяла устранить влияние окружающей среды на электрическую прочность. Электрическая прочность рассматриваемых ионных кристаллов определялась в интервале температур от -130 до +150 С Образцы пробивались на фронте одиночного импульса длительностью (2-5) 10"8 с.
На импульсах с длиной фронта 3 10 8 с электрическая прочность кристаллов NaCl, KBr, KJ, КС1 более чем в два раза выше, чем на импульсах с длиной фронта 10"6с, и не зависит от температуры, рис.6. Такое положение ни количественно, ни качественно не согласуется ни с одной из существующих теорий пробоя ионных кристаллов, имеющих в основе идею ударной ионизации.
По-видимому, в данном случае диэлектрик механически разрушается под действием сильного электрического поля без каких-либо подготовительных процессов. На возможность такого механического разрушения указывалось ранее в [16]. Существование механических усилий в диэлектрике, находящемся в поле 0.8Е„р и выше, экспериментально установили Купер и Уоллес [53]. В работе [29] исследовался характер возмущений в среде, вызванных электрическим разрядом, на примере пробоя ПММА и щелочно-галлоидных кристаллов (ЩГК). Оказалось, что при интенсивном энерговыделении в образцах ПММА формируется и распространяется сверхзвуковая ударная волна сжатия, которая, однако, быстро (на расстоянии 1-2 мм) вырождается в акустическую, расщепляясь на упругий предвестник и пластическую волну. При пробое ЩГК, практически, с момента замыкания межэлектродного промежутка каналом сквозной проводимости от канала отшнуровывается двухволновое возмущение; упругий предвестник и фронт ударной пластической волны. Двухволновая структура возмущения соответствует упругопластическому поведению ЩГК [29], наблюдаемому в этих кристаллах в диапазоне до десятков килобар. Такая структура, содержащая упругий предвестник и ударную пластическую волну, характерна для поздних стадий взрыва ВВ в твердых телах, когда сверхзвуковая ударная волна по мере развития теряет скорость и через некоторое время разделяется на упругую и пластическую. По оценкам авторов работы [29] давление на фронте ударной волны, оцененное по ударной адиабате или по универсальной кривой состояния твердого тела, составляет (2.5-3.5) ГПа.
В работе [24] исследовалась температурная зависимость прочности стронций-висмут-титанатов (СВТ). У СВТ высокая диэлектрическая проницаемость (є«800 при комнатной температуре) и они не обладают сегнетоэлектрическими свойствами. Образцы имели форму, обычную для измерения пробивной напряженности в условиях однородного поля (сфера — плоскость). В качестве материала электрода был выбран аквадаг, исходя из условий максимальной пробивной напряженности и минимального разброса полученных значений. Чтобы исключить возможную зависимость пробивной напряженности от толщины, последняя фиксировалась в пределах 0.1-0.3 мм. Пробой проводился на одиночных импульсах с длительностью фронта до 10 7 с. Температурные исследования (рис.7) проводились от 150"С до температуры жидкого азота. Температура пробоя регистрировалась при помощи термопары (медь - константан), помещенной в непосредственной близости от образца. Время выдержки для выравнивания температуры между образцом и термопарой и скорость охлаждения подбирались экспериментально. Выбираемая скорость не превышала 1.5 градуса в минуту, что обеспечивало отсутствие трещин и деформаций, влияющих на электрическую прочность. Испытываемые при температуре жидкого азота образцы погружались в жидкий азот; при всех других температурах измерения велись на образцах помещенных в кремнийорганическую жидкость. Таким образом, к основным, экспериментально обнаруженным особенностям импульсного пробоя диэлектриков, можно отнести следующие эффекты:
Кинетическая трактовка структурно-временного критерия разрушения
Показано, что структурно-временной критерий позволяет прогнозировать поведение материала на всем диапазоне длительностей воздействия. Далее, представляет интерес расчет инкубационного времени на основе данных об особенностях микроструктуры материала.
Выражение (2.13), полученное в предыдущей главе для времени релаксации, было использовано для вычисления инкубационного времени напряжений разрушения на основе экспериментальных данных [12,27,44,65-67]: Для расчета потребовались следующие параметры: N0 - начальное количество дефектов в материале, 7 - коэффициент вязкости, Rn - радиус сферического микродефекта, Е- модуль Юнга, v - коэффициент Пуассона, Экспериментальным путем [12] была установлена площадь диаметрального сечения микродефекта. Для получения параметров расчета было положено, что микродефект имеет сферическую форму, и соответственно его сечение имеет форму круга. Далее по известной формуле вычисляли радиус. Таким образом, было получено значение параметра возникновения микродефектов, определяющего масштабный уровень задачи.
Далее, учитывая экспериментально полученную информацию о расстоянии между микродефектами, зная их размер, определили концентрацию микродефектов. Значения параметров, полученные таким образом, были использованы для расчета времени релаксации микродефектов.
Из анализа значений инкубационного времени, полученных расчетным и экспериментальным образом, можно заключить, что предлагаемый способ расчета может быть эффективно использован для расчетов с помощью структурно-временного критерия. Расхождение значений довольно незначительное, а более точное вычисление возможно после получения дополнительных сведений о микроструктуре материала. Знания значения статической прочности и инкубационного времени достаточно для прогнозирования поведения материалов во всем диапазоне длительностей и амплитуд воздействия.
Таким образом, показано, что структурно-временной критерий описывает поведение материалов практически во всем диапазоне длительностей и амплитуд воздействия. Полученные расчетные данные хорошо согласуются с результатами экспериментов.
На основе анализа теоретических моделей удалось получить расчетные результаты, при сравнении которых с экспериментальными данными можно сделать вывод о возможности рассмотрения инкубационного времени с точки зрения развития микропроцессов, происходящих в структуре материала и определения этой характеристики, как времени релаксации микроразрушения.
Как было показано во введении, в общем случае определяющими параметрами структурной макромеханики разрушения являются тс, т и d. В случае «бездефектного» материала, когда критерий можно записать в виде (3.1), определяющими параметрами оказываются сгси г.
О физическом смысле и интерпретациях параметра т достаточно подробно написано в главе 2. В дополнение можно сказать, что г может быть интерпретировано как минимальное время, введенное в [57]. Структурное время разрушения г отвечает за динамические особенности хрупкого разрушения и для каждого материала должно быть найдено из экспериментов. Что касается тс, то этот параметр нуждается в более точной физической интерпретации. Такая интерпретация была получена автором в работе [7] на основе кинетического подхода, разработанного С.Н.Журковым и его сотрудниками.
Согласно кинетической теории [13-15], разрушение рассматривается как непрерывный процесс во времени, который начинается сразу же после приложения к телу нагрузки. Разрыв межатомных связей и постепенное накопление их в нагружаемом материале приводит к разрушению материала. Между временем до разрыва испытуемого образца под нагрузкой /,, разрывающим напряжением а и абсолютной температурой Т имеется однозначная связь, которая хорошо передается формулой: где t0, UQl у - постоянные коэффициенты, определяющие прочностные свойства твердого тела; константа U0 - тесно связана с энергией разрыва межатомной связи и определяет энергию активации процесса разрушения; t0=W tyc - совпадает с фундаментальной характеристикой твердого тела -периодом тепловых колебаний атомов; у - определяется как коэффициент, пропорциональный перенапряжению на межатомных связях по сравнению со средним напряжением в образце.
Теперь, на основе сделанного в [13] предположения, о том, что обычная мера прочности - величина разрывного напряжения (статическая прочность сг ) неоднозначна и не имеет определенного физического смысла как константа материала, преобразуем уравнения (3.2) с учетом формулы С.Н.Журкова (3.3) и на их основе построим кривую временной зависимости прочности на рис.12. Считаем, что разрыв материала под действием внешних сил не есть чисто механическое явление. Принципиальную роль при разрыве играют тепловые флуктуации, а растягивающее напряжение лишь помогает флуктуационному процессу, понижая энергетический барьер и делая тем самым процесс разрыва более вероятным. Далее, преобразуем формулу (3.3) следующим образом:
Сравнение вольт-секундных характеристик различных материалов
Давление за фронтом ударной волны определялось известной ударной адиабатой алюминия по результатам измерения времени прохода ударной волной базисного расстояния - ступени на мишени. Измеренное за фронтом ударной волны давление равнялось 6,8 ГПа. Эксперименты выполнялись на лазерной установке в LULI (Ecole Polytechnique, Palaiseau, France). Результаты экспериментов, обозначенные знаком О, приведены на рис.18.
Расчетная кривая, построенная с помощью системы (3.11) изображена на рис.18 сплошной линией. Для расчета использовались следующие значения параметров: р0 =2690 кг/м3, с0 =5100м/с, етс= ЗЗЗМПа, г=40нс. Видно хорошее совпадение расчетной кривой с экспериментальными данными, обозначенными точками.
Таким образом, показано, что структурно-временной критерий дает результат, соответствующий экспериментальным данным, в широком диапазоне скоростей нагружения. Получено хорошее совпадение расчетных данных с экспериментальными в диапазоне скоростей до 108 сЛ Определено инкубационное время сплава АМг6%, которое позволяет рассчитывать не только скоростную зависимость прочности, но и временную, а также температурную зависимость прочности. Показано, что структурно-временной подход применим для описания широкого спектра технических способов генерации ударных волн в материалах: с помощью взрывчатых веществ, с помощью интенсивного лазерного воздействия, с помощью пучка заряженных частиц.
Как показано во введении, на данный момент накоплен большой запас экспериментальных данных по динамическому разрушению твердых тел. Однако, в работах авторов, использующих различные экспериментальные методики, под разрушением понимаются разные явления. В самом общем случае можно утверждать, что в одних работах под разрушением понимается развитие микроповреждений и формирование акустически непрозрачного слоя в определенном сечении образца, а в других под разрушением понимается разделение образца на части. Важно отметить, что в экспериментах по Квазистатическому разрушению под разрушением понимается разделение образца на части. Покажем, что, используя структурно-временной подход, основанный на введении понятия инкубационного времени разрушения, можно достаточно легко устранить кажущееся противоречие трактовок явления разрушения;
Будем анализировать экспериментальные данные, полученные в [18]. В этих экспериментах исследовалось разрушение хрупких тел с помощью техники плоского соударения пластины-ударника с мишенью. Развитие разрушения наблюдалось в некотором сечении стержня из оргстекла. На свободной поверхности образца фокусировался луч лазера, и с помощью фотоумножителя осуществлялось наблюдение за изменением скорости свободной поверхности. Данные по долговечности оргстекла, полученные в этих экспериментах, приведены на рис.19.
Далее, решая одномерную задачу об отколе стержня под нагрузкой в виде треугольного импульса, получаем временную зависимость прочности (3.2), изображенную на рис.19 сплошной кривой. Видно хорошее совпадение расчетной кривой с экспериментальными данными. Инкубационное время в этом случае оказывается равным 0.65 мкс.
Теперь рассмотрим экспериментальные данные, полученные по схеме [26], в которой ударному нагружению подвергались образцы из оргстекла в виде стержней. Применялась откольная схема нагружения, изображенная на рис. 20. Импульс сжатия создавался на конце стержня с помощью генератора импульсных токов, плоские шины которого приклеивались мономолекулярным клеем к отшлифованному концу стержня. Амплитуда пороговой разрушающей нагрузки определялась путем увеличения нагрузки до разрушения образца. Каждый образец подвергался однократному нагружению. Под разрушением понималось разделение образца на части. Данные, полученные в этих экспериментах, приведены в таб.5.
