ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Результаты динамических измерений разрушающих напряжений из "Ударно-волновые явления в конденсированных средах " Результаты измерений демонстрируют влияние ориентации нагрузки на величину разрушающих напряжений в стали — при нагружении в направлении прокатки сопротивление динамическому разрушению составляет 4 — 4,4 ГПа и на 10—15% выше, чем в случае поперечного приложения нагрузки. Различие в затухании колебаний коррелирует с видом поверхностей разрушения. Для образцов, подвергнутых ударной нагрузке в направлении прокатки, поверхности разрушения были мелкозернистыми, светлыми, с высокой степенью однородности. В случае поперечного приложения нагрузки разрушение происходило главным образом по межзеренным границам. Поверхности разрушения второй группы образцов демонстрировали четко выраженную текстуру прокатки, были гораздо более неоднородными и имели темный цвет. Очевидно, что увеличение шероховатости поверхности разрушения должно приводить к ускоренной дисперсии волн 6 процессе многократных отражений. [c.184] На рис.5.17 представлены результаты опытов с более вязкой нержавеющей сталью Х18Н10Т [15]. Относительно большое время разрушения нержавеющей стали приводит к затянутому торможению откольной пластины в течение довольно длительного времени после выхода на поверхность откольного импульса. Затянутое разрушение проявляется и в других материалах при сокращении длительности исходного импульса сжатия. Это видно из рис.5.18, где приведены результаты опытов с медью М2 [ 16] в широком диапазоне длительностей нагрузки и имеет естественное объяснение ограниченностью темпа разрушения. Очевидно, скорость разрушения, которую можно оценить как произведение концентрации очагов разрушения на среднюю скорость их роста, зависит от приложенного напряжения и не может быть сколь угодно большой. [c.185] Материал Давление в уд. волне, ГПа Скорость дсф-ния, с Отколы . прочность, ГПа Толщина откола, мм Лит. [c.186] Материал Давление в уд. волне, ГПа Скорость деф-ния, с Откольн. прочность, гаа Толщина откола, мм Лит. [c.187] Материал Давление в ул. волне, ГПа Скорость деф-иия, с Откольн. прочность, ГПа Толщина откола. мм Лит. [c.188] Поскольку процесс разрушения требует заметного времени, сравнимого с длительностью ударно-волнового эксперимента, следует определить, какую стадию разрушения характеризуют определяемые данным методом величины напряжений. Скорость разрушения всегда конечна, поэтому достаточно быстрое приложение нагрузки способно создать значительное избьтточные напряжения в материале. С другой стороны, металлографические исследования образцов после воздействия демонстрируют различную степень разрушения в зависимости от длительности воздействия даже при одной и той же его интенсивности [ 18]. Это иногда интерпретируется как существование нескольких порогов разрушения при отколе, которые характеризуются зарождением несплошностей, их ростом на промежзточной стадии и формированием магистральной трещины. [c.190] Сопоставление величин откольной прочности, полученных измерениями волновых профилей, с условными значениями порогов разрушения, которые получаются в результате металлографического анализа образцов после испытаний с различными скоростями удара, показывают, что величины откольной прочности примерно соответствуют порогу зарождения откольного разрушения. Во многих случаях металлографический анализ дает даже более высокие значения порога зарождения. Два других порога— промежуточная стадия разрушения и формирование магистральной трещины, — соответствуют большей интенсивности ударной нагрузки. Это не означает, что развитие разрушения происходит при более высоких растягивающих напряжениях, потому что релаксация напряжений при.разрушении ограничивает их рост в экспериментах с более высокой интенсивностью ударной нагрузки. Разделение тела на части завершается значительно позже момента достижения максимума растягивающих напряжений и требует определенных затрат энергии. [c.192] Завйсимость откольной прочности металлов от скорости деформирования в импульсе ударной нагрузки. [c.193] Константы Л и ш для некоторых металлов и сплавов приведены в табл. 5.3. [c.193] Отметим также, что, как показали исследования больших пластических деформаций и разрыва, проведенные П.Бриджменом [26] в квазистатических условиях, общая деформация сама по себе не является критериальным фактором сопротивления разрушению. Хотя величина деформации в опьггах Бриджмена варьировалась на порядок и более, практически выполнялись силовые критерии разрушения по достижении предельных напряжений. [c.195] Опьггы с ударными волнами различной интенсивности, а также эксперименты с о(5разцами различной ориентации текстуры говорят о том, что центрами разрушения при отколе становятся такие относительно крупные дефекты, присутствующие в исходном материале, как включения, микропоры и границы зерен. Чем больше достигаемые перенапряжения в образце, тем более мелкие и более многочисленные центры разрушения активируются и дают вклад в увеличение скорости процесса. [c.195] Поскольку деформация в ударной волне не влияет на сопротивление отколу, естественно предположить, что для инициирования разрушения на дислокационном уровне требуются более высокие напряжения. [c.195] Малые размеры монокристаллических образцов ограничивали возможности применения генераторов ударных волн с большими длительностями импульсов нагрузки. Опьггы с монокристаллами проведены в субмикросекундном и наносекундном диапазонах длительностей ударной нагрузки, которая создавалась фольговыми ударниками или интенсивными ионными пучками. Исследовалось влияние ориентации, амплитуды и длительности нагрузки на сопротивление откольному разрушению. [c.196] ОТКОЛЬНЫХ импульсов характерна для разрушения хрупких материалов, можно сказать, что разрушение монокристаллов носит относительно хрупкий характер в том смысле, что имеет более выраженный порог и быстрее развивается. [c.197] Существенное различие на профилях ЩО отмечается также в темпе затухания колебаний скорости поверхности. Очевидно, что затухание будет наименьшим в случае гладкой поверхности разрушения. Если же поверхность сильно развита, а приповерхностный слой вещества разрыхлен, то отражение волн сопровождается значительной их диссипацией. В этом отношении наиболее очевидна разница между поликристаллической медью и монокристаллами с ориентацией (100). Различие состояний поверхностей разрушения подтверждается визуальным сравнением сохраненных после опыта образцов. В опытах с монокристаллами ориентации (111) первый откольный импульс обычно четко выражен, а затем колебания скорости быстро затухают. [c.197] Часть монокристаллических образцов, нагружаемых в направлении (100), предварительно отжигалась при температуре 900°С в течение двух часов в среде аргона. Для отожженных образцов на профилях скорости W(t) фиксируется более четко выраженный упругий предвестник с амплитудой 0,16 ГПа (рис.5.246). Во всех остальных опытах, как с монокристаллами, так и с технической медью, регистрируется незначительное плавное нарастание скорости поверхности перед выходом на нее пластической волны сжатия. [c.197] Неожиданным оказалось отсутствие значительного влияния амплитуды ударной нагрузки на откольную прочность монокристаллов молибдена С ростом интенсивности ударной волны в результате пластической деформации возрастает плотность дислокаций в материале. Ожидалось, что при этом должна возрастать и концентрация очагов разрушения, образующихся в результате взаимодействия дис-локаций, что должно приводить к снижению прочности вещества. [c.200] Интересно сопоставить измеренные значения прочности монокристаллов на разрыв с возможными предельными значениями этой величины. Оценки предельной теоретической прочности меди на отрыв в направлении (111), основанные на величине поверхностной энергии или энергии когезии [33], дают порядка 24 — 39 ГПа. [c.201] Оценка предельного растягивающего напряжения по минимуму на кривой объемной сжимаемости, при использовании в качестве последней ударной адиабаты меди, дает величину = Po q/46 =23 ГПа, где 6 —коэффициент линейного выражения для ударной адиабаты в виде D = q + Ьи [34]. Таким образом, динамическая прочность монокристаллической меди в исследованном диапазоне скоростей деформирования составляет примерно 20% предельной теоретической прочности. Для молибдена, где диапазон измерений включал наносекунд-ные длительности нагрузки, динамическая прочность достигала 30% предельной величины. [c.201] На рис.5.29 представлены результаты регистрации профилей скорости поверхности образцов синтетического монокристаллического кварца при ориентации нагрузки в направлении оси X. Амплитуда импульса сжатия в этих опытах соответствовала 2,8 ГПа (в), 4,6 ГПа (б), и 5 ГПа (в). По литературным данным динамический предел упругости монокристаллов кварца данной ориентации близок к 5 ГПа. В случае минимальной интенсивности ударной волны (в) на профиле скорости не фиксируется каких либо особенностей, связанных с откольным разрушением, а его форма качественно соответствует исходному импульсу нагрузки внутри образца. Увеличение амплитуды импульса до 4,6 ГПа вызывает появление второго подъема на профиле скорости поверхности, который можно трактовать как откольный импульс. Дальнейшее незначительное повышение амплитуды ударной волны приводит к качественному изменению формы профиля скорости поверхности. Разгрузочная часть импульса не проходит к поверхности и не регистрируется на профиле W t), а растягивающие напряжения в этом случае практически равны нулю. [c.202] Вернуться к основной статье