Определение характеристик динамической прочности и пластичности материала в условиях ударного нагружения

Выполнил: Яшин А. В.

Научный руководитель: Мещеряков Юрий Иванович

Презентация: Определение характеристик динамической прочности и пластичности материала в условия ударного нагружения

Введение

Исследование физических и механических свойств материалов, подвергаемых воздействию интенсивных динамических нагрузок, представляет собой важную научную проблему, имеющую большое практическое значение для современной техники. Приложение к материалам нагрузки - высокоскоростного соударения приводит к возникновению в них сложных течений разрывного (ударные волны) и непрерывного (волны расширения) типов. В результате ударно-волнового нагружения и последующего расширения в материалах возникают как обратимые, так и необратимые физические, физико-химические и механические процессы. Среди них сильное сжатие твердых тел, фазовые превращения, упрочнение твердых тел в ударных волнах, откольное разрушение и т.д. Эксперименты с ударными волнами позволяют получить сведения о наиболее фундаментальных прочностных свойствах материалов. Высокая скорость приложения нагрузки позволяет создавать повышенные напряжения в материале и тем самым активировать новые механизмы деформации и разрушения.

Цели и задачи исследования

• Теоретический анализ работы лазерного интерферометра смещения и лазерного дифференциального интерферометра;
• Сборка, настройка и отладка двухканального скоростного интерферометра для измерения скорости свободной поверхности ударно нагружаемых мишеней;
• Ударные испытания мишеней из алюминиевого сплава Д16;
• Расшифровка интерферограмм;
• Анализ результатов:

1. Определение средней скорости свободной поверхности U(t),
2. Определение величины дисперсии D(t)
3. Определение динамического предела текучести,
4. Определение дефекта массовой скорости.
5. Определение откольной прочности.

Эксперимент

Данная работы была выполнена в Институте проблем машиноведения РАН в лаборатории “физики разрушения”. Ударное нагружение образцов осуществлялось с помощью 37 мм легкогазовой пушки. Cхема установки вместе с измерительным трактом представлена на Рис. 1.

1 – вакуумная камера; 2 - концевые контакты запуска аппаратуры; 3 – мишень; 4 – ударник;
5 – направляющий поддон ударника; 6 – ствол пневмокопра; 7 – диафрагма; 8 - камера высокого давления;
9 - устройство прорыва мембраны.
ФД – фотодетекторы; ФИ – устройство формирования импульса; БЗ - блок задержки сигнала. ЧМ – измеритель временных интервалов; П – поляроид.

Ударник и мишень представлены на данном рисунке:

Регистрация реакции материала образца на ударное воздействие производится с помощью лазерного дифференциального интерферометра. Лазерный луч, падая на движущуюся поверхность мишени, изменяет свою частоту пропорционально скорости этой поверхности, что и фиксируется последующей электронной схемой интерферометра.

1 – Свободная поверхность мишени; 2 – Полупрозрачное зеркало; 3 – Зеркало;
ФЭУ – Фотоэлектронные умножители; АБВ и АГДВ – различные пути пройденные лазером.