Центральный Дом Знаний - Б. Л. Глушак, В. Ф. Куропатеяко, С. А. Новиков. Исследование прочности материалов при динамических н

Информационный центр "Центральный Дом Знаний"

Заказать учебную работу! Жми!



ЖМИ: ТУТ ТЫСЯЧИ КУРСОВЫХ РАБОТ ДЛЯ ТЕБЯ

      cendomzn@yandex.ru  

Наш опрос

Как Вы планируете отдохнуть летом?
Всего ответов: 903

Онлайн всего: 2
Гостей: 1
Пользователей: 1
Tetragbype

Форма входа

Логин:
Пароль:

Б. Л. Глушак, В. Ф. Куропатеяко, С. А. Новиков. Исследование прочности материалов при динамических н

Б. Л. Глушак, В. Ф. Куропатеяко, С. А. Новиков
Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1992.- 295 с. ISBN 5-02-029691-0 

В монографии систематизируются результаты исследования прочности твердых тел главным образом металлов, сжатых ударными волнами,  данные об их разрушении импульсными растягивающими напряжениями. Большое внимание уделяется вопросам создания и применения математических моделей поведения вещества под действием динамических нагрузок. Рассматриваются экспериментальные способы получения импульсных нагрузок и методы определения сдвиговой прочности и параметров разрушающих растягивающих импульсных напряжений. Книга рассчитана на специалистов по механике сплошных сред, физике прочности твердого тела и вычислительной математике, а также аспирантов и студентов вузов. 


ПРЕДИСЛОВИЕ
Создание новбй техники, разработка новых технологий, проектирование различных сооружений требуют все более точных знаний свойств применяемых конртрукционных материалов. Для решения многих задач достаточно изучить свойства веществ в статических или квазистатических условиях, когда внешние нагрузки меняются медленно. Однако такие исследования не обеспечивают надежного прогнозирования поведения веществ в экстремальных условиях. Это делает необходимым определение свойств материалов в области динамических нагрузок. Последние в отличие от статических являются кратковременными и сопровождаются образованием ударных волн и волн разрежения, интерференция которых может приводить к локальному перегреву вещества, большим деформациям, изменению кристаллической структуры и другим необратимым эффектам.
Поведение конструкционных материалов при высокоскоростном деформировании интенсивно изучается в СССР и за рубежом примерно с 50-х годов. За время, прошедшее после выхода в свет известной монографии Дж. С. Райнхарта и Дж. Пирсона «Поведение металлов при импульсных нагрузках» (1958 г.), неизмеримо расширилось понимание физических процессов, происходящих в твердых телах при воздействии на них ударных волн и волн разрежения, которое является основным экспериментальным способом реализации условий высокоскоростного деформирования.
Среди свойств материалов, проявляющихся при динамических нагрузках, экспериментально наиболее полно и последовательно изучена сжимаемость на ударных волнах. Ударные адиабаты экспериментально определены для большинства элементов периодической систему Менделеева, а также для многих химических соединений в широкой области изменения их термодинамических нараметрвв. Большое количество экспериментов проведено с целью изучения области состояний, в которой вещества в процессе динамического нагружения и последующей разгрузки остаются в твердой фазе. В этой области в полной мере проявляется тензорный характер напряжений и деформаций материала. На фронте ударной волны в металлах область твердого тела охватывает широкий диапазон напряжений от нормального состояния до ~102 ГПа.
Малые времена действия растягивающих напряжений амплитудой  несколько гигапаскалей реализуются при взаимодействия встречных волн разрежения, в результате чего твердое тело может разрушиться. Такое разрушение называется откольным. Непосредственная регистрация экспериментальным путем изменения импульса растяжения, действующего в зоне возникновения и развития процесса откольного разрушения, не представляется возможной. Информацию об откольном разрушении получают в основном двумя методами: металлографическим анализом образцов, подвергнутых воздействию растягивающего напряжения, и последующим сопоставлением характера и степени повреждений с параметрами нагрузки; регистрацией скорости движения свободной поверхности плоского образца.
Большие возможности имеются при экспериментальном изучении упругой и пластической деформации, порождаемой ударно-волновым нагружением материалов и последующей упругонластиче-ской волной разрежения. Сопротивление пластической деформации исследуется экспериментально регистрацией профиля волны разгрузки в твердом теле или измерением эффекта негидродинамического затухания ударной волны. В последние годы интенсивно развиваются самосогласованные методы одновременной регистрации нескольких физических характеристик материала, например метод регистрации главных напряжений. Следует особо подчеркнуть, что в отличие от применяемых в начале 60-х годов современные методы дают возможность регистрировать непрерывные зависимости изучаемых величин от времени, что резко повышает информативность экспериментальной информации.
. Усилиями отечественных и зарубежных исследователей накоплен обширный запас опытных данных о свойствах веществ в экстремальных условиях нагружения. Йх анализ позволил выявить ряд закономерностей поведения материалов в условиях высокоскоростного деформирования и одновременно установить, что реакция твердых тел на импульсное нагружение носит сложный, сугубо индивидуальный характер. Поэтому стало очевидным, что с помощью только экспериментальных методов вряд ли возможно исследовать свойства вещества в достаточно широкой области изменения параметров, характеризующих его состояние.
В связи с прогрессом в области электронных вычислительных машин (ЭВМ) резко возросла роль математического моделирования как средства изучения различных явлений и процессов, в том числе и динамических процессов в твердых телах. Проведение численных экспериментов на современных ЭВМ и сопоставление их результатов с результатами физических экспериментов составило основу дальнейшего исследования свойств материалов. Уже первые результаты сравнения расчетных и экспериментальных данных показали, что простейшие математические модели сплошной среды не дают адекватного описания наблюдаемых в опыте явлений. Потребовалось совершенствование моделей, углубление и обогащение их физического содержания. Современные математические модели, созданные с использованием обширной экспериментальной информации, позволяют не только описывать уже известные факты, но и прогнозировать поведение вещества в таких условиях, когда измерения затруднены, а иногда вообще невозможны.
Метод исследования свойств веществ, когда физический эксперимент и математическое моделирование применяются совместно, дополняя друг друга, может быть назван расчетно-эксперименталь-пым. Анализ совместной деятельности экспериментаторов и специалистов по математическому моделированию поведения вещества в разнообразных условиях и процессах позволяет сформулировать основные положения этого метода следующим образом. Свойства вещества исследуются экспериментально с максимально возможной точностью в доступной для этого области изменения его характеристик. Все полученные данные делятся на две группы: информационную и контрольную. Цервая используется для выбора численных значений параметров математической модели. Контрольная группа данных применяется уже для верификации математической модели. При этом расчеты проводятся при фиксированных значениях параметров модели, выбранных на первом этапе. Если результаты расчетов удовлетворительно совпадают с опытными данными второй группы, модель рекомендуется для использования. В противном случае она нуждается в совершенствовании.
Следует подчеркнуть, что в расчетах должны быть учтены все особенности экспериментальных устройств, поведение датчиков информации и особенности применения измерительных методик.
Ценность метода возрастает, если математическая модель будет пригодна не только в области изменения характеристик, представляющей сиюминутный интерес, но и в более широкой. Для этого математическая модель должна обладать достаточным физическим содержанием, что повышает надежность прогнозирования свойств вещества вне экспериментально исследованной области.
В настоящей монографии обсуждаются различные аспекты создания и применения расчетно-экспериментального метода для описания поведения металлов в условиях динамических нагрузок. Вначале даются общие сведения о свойствах сплошной среды, формулируются уравнения движения и деформации среды и уравнения на сильных разрывах, а также описываются модели уравнения состояния вещества. При изложении результатов экспериментальных исследований свойств материалов основное внимание уделяется откольному разрушению и сдвиговой прочности. Наконец, приводится конструктивная теория исследования свойств математических моделей разрушения и сопротивления металлов пластической деформации при импульсных нагрузках.
Из множества предложенных в разные годы математических моделей поведения металлов под действием импульсных нагрузок в книге рассмотрены лишь наиболее характерные. При этом нашли отражение два типа математических моделей: так называемые точные модели, включающие эволюционные уравнения развития процессов деформирования и разрушения, и инженерные модели, в которых откольная прочность и динамический предел текучести представляются функцией интегральных характеристик вещества.
Авторы стремились последовательно изложить не только обобщенные и систематизированные результаты исследования разрушения и пластической деформации материалов в ударных волнах и волнах разрежения, но и математические модели, пригодные для численных экспериментов. Это потребовало уделить внимание широкому кругу задач, решаемых на стадиях получения, обобщения •и использования данных о свойствах материалов. Насколько удачно сочетается широта проблемы с глубиной изложения отдельных вопросов — судить читателю.
Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность Н. М. Жуковой за помощь в оформлении рукописи.


ОГЛАВЛЕНИЕ:
Предисловие.......... ...... 3
Глава 1
Законы сохранения для сплошной среды........Г 7
§  1. Изучаемая среда............ —
§   2. Напряженное состояние.......... 12
§   3. Деформация твердого тела......... 17
§   4. Объемная деформация.......... 20
§   5. Главные оси тензора деформаций....... 22
§   6. Условия совместности деформаций....... 23
§   7. Скорость деформации.......... 24
§   8. Закон сохранения массы.......... 25
§  9. Закон сохранения количества движения..... 27
§ 10. Закон сохранения энергии......... 29
§ 11. Законы сохранения в случае одномерно пространственных
движений.....»........ 30
Г л а в а 2
Определяющие уравнения плотных сред.......... 34
§   1. Термодинамические потенциалы........ —
§  2,. Производные термодинамических величин и соотношения
между ними   v............ 36
§   3. Уравнения состояния металлов........ 40
§  4. Зависимость Ех от удельного объема....... 45
§  5. Квантовая теория теплоемкости одноатомных твердых тел 47
§  6. Тепловая энергия и тепловое давление ..... 50
§   7. Уравнения состояния в переменных V, Т..... 56
§  8. Уравнения состояния в переменных р, Е..... 59
§  9. Определение энергии  сублимации холодного  вещества 64
§ 10. Уравнение состояния смеси жидкости и пара .... 66,
§11. Зависимость напряжений от упругих деформаций. Закон 68
Гука..........'......
§ 12. Пластические   деформации.   Упрочнение..... 73
§ (13. Уравнение состояния продуктов детонации    .... 77
Глава 3
Одномерные непрерывные движения сжимаемых сред...... 81
§ 1. Уравнения механики сплошной среды в случае малых возмущений............... —
§ 2. Акустические волны..........                                                  . 83
§ 3. Простая волна............. 86
§ 4. Волны сжатия и расширения . ...... 90
§ 5.' Отражение волны разрежения от жесткой стенки ... 93
Г л а в а 4
Ударные волны и волны разрежения........... 99
?    ....... . ^
§ 1. Основные соотношения на ударном разрыве...... —
§ 2. Некоторые закономерности сжатия и течения в ударных
волнах............... 103
§ 3. Сжатие твердых тел ударными волнами   .    .    .    -    . 108
§ 4. Изэнтропическое  расширение  ударно  сжатых  металлов 115
§ 5. Детонационная волна........... 121
§ 6. Произвольный разрыв. Взаимодействие волн    .... 126
§ 7. Ударные волны разрежения......... 129
§ 8. Гидродинамическое затухание ударной волны   .... 131
Глава 5
Откольное разрушение конструкционных материалов...... 136
§ 1. Способы образования растягивающих напряжений  \ —
§ 2. Критерии- откольного разрушения металлов .... 138
§ 3. Методы определения откольной прочности    .... 146
§ 4. Результаты экспериментальных исследований .... 152
Глава 6
Сдвиговая прочность ударно сжатых металлов......... 174
§ 1. Деформирование металлов в ударных волнах и волнах
разгрузки.............. *—
§ 2. Модели пластического деформирования металлов в ударных волнах.............. 179
§ 3. Экспериментальные методы определения сдвиговой прочности............... 188
§ 4. Особенности структуры ударной волны и волны разрежения в упругопластической среде....... 195
§ 5. Упругий предвестник и динамическая прочность .    .    . 198
| 6. Динамический предел текучести и упругие свойства металлов в ударных волнах.........                                            . 204
Г л а в а 7
Математические модели плотных сред.......... 212
§ 1. Основные черты и свойства математических моделей .    . —
§ 2. Физическая модель волновых нагрузок в твердых телах 217
§ 3. Метод построения разностных уравнений..... 224
§ 4. Консервативность и диссипативные свойства разностной ,    схемы............... 229
§ 5. Анализ 5-консервативноети некоторых . разностных схем ' 233
§ 6. Методы расчета ударных волн........ 236
§ Ъ Модели разрушения  плотной среды при динамических нагрузках............. 241
§ 8. Математическая  модель  волновой  деформации плотной
среды............... 249
§ 9. Разностные методы расчета больших деформаций  . , .    . 255
Г л а в а 8
Экспериментальные методы создания и регистрации динамических нагрузок 262
§ 1. Методы создания ударных волн........ —
§ 2. Способы ускорения ударников    .  , ....... 265
§ 3. Методы измерения массовой скорости в ударной волне в виде-непрерывной зависимости........ 270
§ 4. Методы  непрерывного измерения  давления  в ударных волнах.............»    -, 274
Список литературы................ 278
Loading

Календарь

«  Август 2019  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Архив записей

Друзья сайта

  • Заказать курсовую работу!
  • Выполнение любых чертежей
  • Новый фриланс 24