Распространение волн напряжений при ударном нагружении

Распространение волн напряжений при ударном нагружении 505 [c.505]

При ударном нагружении поверхности пластины часто наблюдается откол материала с ее свободной поверхности. Хотя подробное исследование всех особенностей этого явления не входит в задачи, поставленные перед этим разделом, можно представить себе процесс качественно, рассматривая распространение волн напряжений, их отражение и взаимодействие. [c.537]

На рис. 1.4 показаны кадры скоростной киносъемки [18], запечатлевшие зарождение и распространение волны в образце из опти чески активного пластика. В отличие от статически нагружаемых образцов, в которых после приложения внешней силы под напряжением оказывается весь объем материала, при ударном нагружении волна напряжения последовательно захватывает лишь смежные объемы материала и при достижении ею границы образца и опор возникают многократные отражения волн, которые сопровождаются частичным рассеиванием механической энергии, т. е. преобразованием ее в другие виды энергии. На этом явлении основаны попытки [c.221]

При переходных режимах вынужденным колебаниям сопутствуют свободные, соответствующие начальным условиям. При мгновенном приложении нагрузки или при мгновенном изменении какой-либо из координат (например, при мгновенном перемещении одной из опор) в системе происходит удар. При этом, как и в системах с конечным число.м свободных координат, движение начинается в точке приложения мгновенного возмущения и лишь постепенно распространяется на остальные части системы. При этом образуется бегущая волна, как это поясняет рис. 8.25, на котором изображен заделанный одним конном стержень, к свободному концу которого внезапно приложена нагрузка. Здесь показана примерная упругая линия этого стержня в последовательные моменты времени. Скорость распространения волны деформации и ее форма (крутизна) зависят от параметров системы (от соотношения распределенных масс и упругости, иными словами, от соотношения собственных частот нормальных форм и времени приложения внешней нагрузки). Вследствие постепенности распространения деформации при ударных нагрузках в зоне их приложения возникают динамические напряжения, которые могут во много раз превысить статические, т. е. те, которые соответствуют весьма медленному нагружению системы. Поэтому появление ударных нагрузок в машинах крайне нежелательно. [c.234]

Показано, что у большинства материалов при высоких скоростях нагружения существенно увеличивается предел прочности. В основном увеличение предела прочности происходит при скоростях нагружения, соответствующих скоростям удара примерно до 25 фут/с. Дальнейшее увеличение скорости напряжения даже до таких высоких скоростей, как 200 фут/с, приводит, по-видимому, лишь к незначительному дальнейшему увеличению предела прочности. Типичный график зависимости предела прочности от скорости удара показан на рис. 15.21, где приведены данные, полученные при продольном ударном нагружении образцов из стали 1020 длиной 8 дюймов. По абсциссе на рис. 15.21 откладываются значения скорости удара, а не скорости деформации, поскольку в таких испытаниях можно было бы определить лишь скорость средней деформации, которая, по существу, не имеет никакого смысла, так как в результате распространения волн вдоль образца и их взаимодействия локальная деформация в стержне принимает различные значения от О до довольно больших значений. [c.531]

Поскольку г ) < о, кубический член в а имеет отрицательный знак, и при нагружении не образуется ударной волны. То из нормальных напряжений, которое действует в направлении распространения волны, является сжимающим, а то, которое действует [c.85]

Как показано в предыдущем параграфе, испытание на растяжение с высокой скоростью деформирования вследствие распространения упруго-пластической волны по длине рабочей части образца при ударном нагружении дало зависимость формы кривой нагружения от длины рабочей части. С уменьшением этой длины область максимального усилия смещается к началу нагружения последнее может быть связано не только с неустой чивостью равномерного деформирования, но и с изменением закона деформирования материала в области, прилегающей к динамометру (с уменьшением длины образца степень релакса. ции напряжений в упруго-пластической волне ниже, следовательно, уровень напряжений и скорость деформирования — выше). [c.115]

Объяснить расхождение в последующие моменты времени можно с учетом следующего обстоятельства [77]. При ударном нагружении берегов трещины размер зоны, в окрестностй вершины, в которой напряжения удовлетворяют теоретическим представлениям, в-начальный момент равен нулю и увеличивается со скоростью распространения упругих волн. Таким образом, для установления зоны такого размера, при котором экспериментатор может получить информацию о сингулярном напряженном состоянии, требуется определенное время. Это время велико в сравнении с временными масштабами процессов, протекающих при динамическом разрушении, и воэрастает при возрастании скорости распространения трещины. Поскольку при теоретическом анализе напряжений в окрестности вершины трещины форма, в которой они ищутся (разложения по степеням радиуса), предполагает существование установившегося поля, то использование экспериментальных методов, опирающихся на указанные разложения, корректно, если в некотором заключительном интервале (до рассматриваемого момента) процесс стабилизировался (т. е. не было скачко- [c.163]

Известен целый ряд работ, относящихся к теоретическим и экспериментальным исследованиям прямолинейных стержней при ударном нагружении [1—6]. Гораздо меньше работ лосвящено анализу криволинейн хх стержней. В 1961 г. Морли [7] вывел уравнения для криволинейных стержней типа уравнений Тимошенко [8] и получил дисперсионные кривые для непрерывного волнового движения. В работе [9], относяш,ейся к 1965 г., обсуждалась передача энергии волнами напряжений в прямых и криволинейных стержнях с возможным приложением. к высокоскоростным полиграфическим печатным процессам. Теории распространения упругих волн в спиральных пружинах малой кривизны посвящена опубликованная в, 1966 г. работа [10]. Исакович и Комарова [11] в 1968 г. исследовали при помощи теории нулевого момента распространение про-дольно-изгибных волн в пологом кривом брусе. В том же году были представлены теоретические и экспериментальные данные [12], относящиеся к дисперсии упругих волн в спиральном волноводе, а в 1971 г. были опубликованы результаты для иных форм пружин [13]. Позднее в работах [5] была рассмотрена задача о распространении волн напряжений в крутозагнутых стержнях. Наконец, в работе [14] были представлены уравнения Морли [7] в виде, пригодном для исследования распространения волн в криволинейных стержнях, и выполнены некоторые числовые расчеты для типичных примеров. В данной статье обобщена теория работы [14] и дано сравнение результатов теоретических исследований с экспериментальными данными для стержневой конструкции, состоящей из прямых и криволинейных участков. [c.199]

Аналитические решения такого рода уравнений получены для задач в идеализированной постановке (плоскость с полу-бесконечной или конечной трещиной, пространство с дисковидной трещиной и т. д.) при воздействии гармонических и ударных нагрузок (достаточно полный их обзор дан в работах [148, 177, 178, 199, 220, 271]. Однако эти решения дают представления о реальном поведении конструкции конечных размеров только в начальный период времени (до прихода в вершину трещины волн напряжений, отраженных от границ тела). Кроме того, они не учитывают разнородности материала конструкции по механическим свойствам, изменения граничных условий по-берегам трещины в процессе ее продвижения траектория трещины считается прямолинейной, а удельная эффективная энергия, затрачиваемая на образование новых поверхностей yf, принимается постоянной и не зависящей от скорости деформирования. Очевидно, что с помощью методов, имеющих указанные ограничения, навряд ли можно дать надежные оценки работоспособности элементов конструкций сложной формы и характера нагружения. Поэтому широкое распространение получили численные методы расчета динамических параметров механики разрушения [177, 178]. [c.241]

Продольный удар. Если время б возрастания нагрузки до своего наибольшего значения значительно больше периода Т продольных колебаний основного тона или времени прохождения фронта ударной волны напряжений от одного конца стержня до другого, то нагрузку можно считать приложенной статически. Если 0 Г, то нагружение считается динамическим и необходим учет сил инерции. Если 0 Г, то нагружение считается быстрым или ударным. Рассмотрим задачу о продольном ударе по стержню груза массой т, падающего с высоты h (рис. 3.39). С момента соприкосновения груза с торцом стержня в месте их соприкасания возникают ударные силы, возрастаюш,ие в первой фазе удара за время т" до своего наибольшего значения и уменьшающиеся за время х" второй фазы удара. При этом вдоль стержня распространяется фронт ударной эрлны со скоростью с. Однако эпюра напряжений вдоль стержня не постоянна и скорость распространения каждой амплитуды этой элюры тоже своя, зависящая от уровня напряжений, если он пре- [c.83]

Отчетливо обнаруживается повышение крутизны профиля волны скорости частиц по мере того, как фронт волны перемещается от точки, удаленной от места возбуждения волны на расстояние в 30,5 см, до точки, отстоящей на 274 см от источника волны. Скорость волны разгрузки в опытах Экснера с вулканизированными полосками резины, растянутыми до пятикратного увеличения длины, составляла 65,9 м/с (см. раздел 3.33). Сравнение с данными Колски 122 м/с снова показывает, как подчеркивал Мэллок в 1904 г. (Mallo k [1904, 1]), изменение (свойств) резины от случая к случаю наряду с возможным различием между волнами нагружения при растяжении и волнами разгрузки при сжатии в предварительно напряженной резине. Часто утверждалось, что в твердых телах имеют место ударные волны, но эти опыты обеспечили первое прямое свидетельство роста крутизны фронта волны в процессе ее распространения. [c.357]

Более сложными и менее разработанными являются методы расчета нестационарных задач для деформируемых конструкций, в особенности при меняющихся граничных условиях (ударное и Биброударное нагружения, переходы через резонансные состояния, динамика систем с зазорами и переменными точками контакта, воздействие движущихся нагрузок и пр.). К наиболее математически простым, а вместе с тем физически корректным методам численного анализа нестационарных явлений в континуальных одномерных системах относится разработанный в последние годы метод прямого математического моделирования (ПМ.М) на ЭВМ процессов распространения волн механических возмущений (напряжений, деформаций, скоростей и т.п.) [ 5]. [c.491]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...