Динамическое разрушение некоторых органических диэлектриков тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

КАБАРДИН0-БШАРт1 ОРДЕНА ?ШГЛ1 НАРОДОВ ГСШЛРСЯВШиЙ ШШШ^ТЕТ '

. .. • ; ва «раса* руяопмсн ■

■ . . ; ■'. . . m чя.ш

'С7ЧЕС0'-.Алвкса'кр . Соргеегач :.,' . •. ЛКЙДк'КЧЕСКОЕ ;

oiTAHjfîœKwc.йаяоткксё •' V;. Ï;•

' OI.№.07 -4йэ«йа а.

А В ? ОР Е £ í2 Р; Д'Î -.. • ' ' ; "

диссертаций- vil' ctwcstams yqUnoh' стедетт •. : . кандидата ^¡гко-матоуа'кчсскихлЬун'

Нальчик - 1593

Работа выполнена на каЦедре теоретическоч физики Кабардино-Балкарского ордена Дружб и народов государственного укиьигситета

Научння руководитель : доктор Фиаико-иатематических наук,

про]ессор А.й .Темроков

Официальные онпоненти : доктор технических наук,

В.ТФёдоров

доктор 4иэикс-иатематичеоких наук, И.Н .Кетугано!'

'Ведуадн организация : Ыститут высоких температур РАН.г.Уос-ква.

Защита состоится "/£ К">3 г. в "¿рчас.

на заседании специализированного совет» 063.66.01 при КаЗарпино-еалкарскои ордена Дружбн народов государственно« университете по адресу : ЗбСОС*,г.Нальчик,ул.Чернышевского , 17Э.

С диссертацией иожно ознакомиться в библиотеке КБГУ / чи: зал ХБЭ /.

Автореферат разослан ¡Л^^ЧЪ3 г.

Учгный секретарь специализированного совета

кандидат Физ.-мат. наук А.А.Ахкуйеков

-I-

ОЕШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность теми. Ударнне взаимодействия за последние годя пншли ка передняя план тегло1изйки гисоких плотностей энергии.?то связано,побито теоретического интереса,с практический! задачами защитч атомнчх алектросташмя.зацитн корпусов космических аппаратов от ударов метеорних частиц, понимания лриролн образования кратеро».

Механика динамического разрушения лежит на стикр таких нау.ч как механика сплошной среди и физика ттйрлого тела. Зада» а разрушения материала икни в зоне ударного воздействия каждый раз имеет свои особенности в зарисимости от упруголластических свойств соул-трясшихся тел и величины скорости ударника.Относительно простне реаеник такой задачи имеется лигь з некоторых "асимптотических случаях (наири-мор,случаи внедрения в массивную ае^ориируеиув ми-. ;нь длинного деформируемого стертая).В дачной работе исслегоазлось яплеяие "короткого"удара (вреиеня взяиходейстьия ^

как.в пластичных (полиэтилен^ так и в хрупких (органическое стекло-ГУУА) средах .При этом диапазон скоростей ударника находился в районе (1-7 )км/с,то есть г области умеренных скоростей - близких гс скорости звука, в материале, ■ Улар с такими скоростями в некотором смысле тгуднее для описания,'чем бчень сильннз удар по поверхности со скоростями больее 1С км/с,когда мо*но обойтись энергетическими опенками.на,паи случае приходится считаться с динамической прочпосты» соуларчюгдахси;тел..'

Кстогически слезилось экбперкментальпн!» ма-

териал,хотя и обширен,но п сонорном посвящен кратеро образовании'? металлах,в диэлектриках попрос освежен значительно меньше.Ссобнп интерес представляет разрушение в хрупких средах,к ка.човмм,безусловно,в условиях динамического нагружеиия иотно отнести ГН'МД.'/дарнихои в наиих экспериментах также являлся диэлектрик - полиэтилен ("ПЭ^.что со- . здавзло мо одну особенность: его акустическая жёсткость близка к акустической жёсткости ПРА. -

Изучение механизма разругония твёрдого тела-в уело-

Л- : \ • V V';.- ' • "2г ' : " ; /

хиях короткого удара чожот пссглужить также, уточнении "прочности!« характеристик ве^естЕ* с точки.зчзиия на только ве-. личинн прилагаемого цалрякения^иои времени его еоздсйотг-ия. Сопоставление экспериментальных результатов с применённый в отой из работе теоретически» ааализои показ»ваат,что' теоре-ткчэгкад иополь s ссиочних чертах адекватно. стратег реальный процесс ударного разруьенкя PUMA.

. 3 настоящее арсия в иногослойннх пластаиах цт оавити от кигеисиеинх иилул£снйл Бездействий прикеняст раздкчнне, п той чг.слй'и лолнмёрме уаториадя.Вкотченке в композит по-. лш1еринх' mгериалов,обладающих мало? акустической кзсткосш) по сравнения с металлами,йогет значг. ;5яы:о ослабить нп топе и-вность поли саатал и растяхсная.Поэюиу экспериуеиталыша дч mi но по пянникческой прочности иатариз/ов актуально для рогсаия подобных задач.3 чвсте'ос'тя/взангоП работе.на'гляд-по гподеконстрцроззанэiiïo штсраал. ГрШ выдерживает,достаточно сильное сяатие,;ш баотро разрушается р В5днах растя. аения.

Цель работа. Создание экспериментальной установки по ¿отаиио диэлоктрйчееккх те/» ср.скоростями до 3 ки/с tr , иассоП ^ i г,

2i Экс пй[iiiiieитал ьно? исследование процесса крате ро-об разопанля • а диэлектрических ыйшййшс ударнккааи из ПЭ, 3. Теоретическое иодельроваяйб некоторых особенностей динамики ударного разрушения.

Научная новизна. I. Впервые детально описана ворфодо- . ггя кратеров л ПНУ. А. й заваскиести от сроростн ударников из полиэтилена.

: • 2. Впервые экспериментально обнаружено явление образования крупного осеекмметричного центрального осколка в HUЗА для скоростей удара 1.5 > 2.5:ки/с.Проведёшшй числен-. ' hwî. расчёт, на ЭВМ та к se прйвёл. к формировании ритуального осаол"а. . ■ •'.■=■ .. ■'

Практическая.ценность, экспериментальный материал по ударному взаимодействие являетея.вкладом в понимание приро- : ди>,ратерообразоЕ8НКя в. пластичных я хрупких_ииЕеиях, .

.'* : ; На защиту" выносится; Г. Аиали- лииамихм кратерообразо-вануя с' использованием OîP-çhmmkqb. / , 2.•Форма н размеры кратеров.» IltfVA как функция скорости

. в

->

уяарника,

3. Явление образования центрального осколка в РШ4А для скоростей удара 1.5 - 2.5 кы/с.

4 .Теоретический .расчёт начали ух параметров ударной волпн методой зеркального отрлкепия ударных адиабат,

5. Численный расчёт на ЗВУ.поля напряжений и поля'разрушений для скорости удара 2 ки/с.

6. Экспериментально установленное явление отокока Ударника и теоретическая оценка скорости отскока в приближении плоских с л?.') их ударшх волн. '

Конкретное личное участке автора з пол,учении научных результатов,изложенных в диссертации. Задачи диссертации бн-•п поставлен:) научнчи руководителем профессорои Тенроковым АЛ)..коториП оказал потош. в создании. экспериментальной установки ПО Б!!СОКОСКОРОС'Г!ГО«У 53а;!!,'0Г,6Й.О ТЕ ПО^З ЛЙЯ ТрКЧ 2 Скнх тел п принимал участие в•сЗсутаснвп результатов.

Дисссртантоу спроектирован « соЗрди экспо рсиенталышг* :тенд,БклЕчаг|1П!1!1 уагнитачтдазкенния ускоритель типа р^льсо-гроя и комплекс диагностической аппаратурк.Саиостоятелыш.и ; поморье студентос-двпло^ников кафедра теоретической фази-ш КЕГУ. проведена серия зкеперкиентов,

Чясданнип расчёт на ЭВМ ггроголЗп на осиоге прогреми, разработанной л КЕТ А}!

Апробация работы. Результаты работы докласдаалтсп на ГП Всесопякой конференции "Уравнения состояния вещества". Эльбрус ,1990 г./,на нскаунарояноЯ конференции "Иовие 1'ето-[н в физике и кеханике яефориируеиого тгёртхго тела"/Горсуд ,1950 г./,на УШ-конференции "Уравнения состо.чнил"/Эль-рус,1992 г,А

Публикации. По материала« диссертации опубликовано 5 щбот ,список которых приведен в конце автореферата.

• Структур и объём диссертации. Диссертация состоит з введения,четырёх глав,заключения .списка цитированной яи-ератур1г и приложения .Она из логе на на 102 страницах .включая 2 рисунка и 5 таблиц.

-. СОДЕРУ АННЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность рассиагриват шх в диссертации вопросов.сформулирована цель работы и её

*с s; а

S

s ч

о »

•Î Ь к s «в с. о Ь wJ •2 •а го ç С о ¡3 •J s is S ы со X Л ö X и

£ Sa •о ю ■а •с 3 и о О Э .О Л- О et) ►3 <5 п> » •сз Л сЬ ь » g g CD СЕ < С5

f. ¡& << Ч; U о о с О •с о s ьз р о К ь о a о ia О о ta

re яз 3 •о >3 о к о В с а' к X о •а X Г о л> Я я я а

О •с а X х V: о tr «<; >3 о s пз С". о t» ta •О о S к к X к » ►3 Е я о Si

к К а о с R о ■ о 3 Е 9 1 К ч о fa с сз а" со X С5 IP

о О да; ■з Я (С H !>; го fi X о X "р » V К |а с и tK • Е £ s • ч к ta С fata

rt •о л о X о п ь 1 •г о 1 41 << X О *3 »—i а к д а а »

■ о к о ГГ о К о. << ь, CD я о •3 £ В> ia О о о я я Ja к iaí

-О ■о о Я TT з: S •fr "С ГГ "О b^-g- о а д: •э к я а к у» ь о Е о <е а

о •а э я а а » в л о О W Е2 ir тз ге Ж •Ö о >2 я; •а гг сг о sa

ÏA F а> . и о К a р о îa сх • S "а CS к ш X fc> 7ч а о о ti •с о к я X г

С> ■о ы » ? О s о £ Е fa J3 5 "Н .4 « со 9 g; » а № о 03 •3 в я Cl

» »1 С О Î5« tr к ГЭ о tí * •< » X о я X •в в » я о

О о X Б о го я s О "S "С в • с д? » 31 X о Г с о о ь ЕЗ J»

х Ä Л а> сз •о о я к > гь з: i; й: ^— К С « (Î a h Л •сз (Г >3 s я Я

о о s s >3 о Ъ i; 'о Q о к ta к ё 03. со я 1Г .с v>

•tí в s; а О" a «г о (В ï= к » сз •э ti Ä а er X bî С I

s о с a я ta К> о с С •S ■ГО 1 » « о к s Г» a в го X » а ta О s о

а о •о •о в о 'S к ьг О •ö » е о ■СЗ ft ce *о Ja с С.З ¡5 с

ä a к ■■ ** >5 •а' о о с о a о и о о. » il а •г Л Е a С Ol •гз я о ¿f

X 2» » эг Ï3 О •а s л 1» gf. m ъ а ►ä ?» о В в 3 Ё и о S» о Cr-(3 •с с о » ь О о - 0« 2 а 3 X о о о С-з 'S

Ol я со к » к" а> п S 5 "О X о >4 X и » я сз с ^ M Q

ь «с о о 3 ц К ^ с о ев fe о о с» о о a св <1 к О о Sí

в Ja Ь ft •п X а о о •в ч ч s: о X с> •о » К >3 £ я X tn •а ta

Í3 ¡X о. S X S к я: Î3 0) r-'j с « о 'я CT s а о о X iL* О 3 с а » « о s

a •О о в о •а <5 О к О *о о * ta X к 1 X D с С. ю о CA о я

а » и •о X о. Е с- Ь с я Р п> a -а £ к CS Í» о ■а к о ►8 о

Е • tГ >5 о s •5 •V и С ; Я I о с Г) и «• С л> о X •< (к ta X го я

С Е5 о о О О о £ я « ►3 с к X •С! к я в о œ О Ti я

6 F св й о •а Ja S •5 С\ с: » я з: В ÏX a Ö- X я я я га о

О tr ч 3 О te •с •с? <5 ft •ез ií о st с R X X о ¡3

а 2 о $ X ta i » О а f> о SS Е я X (V а к ч ¡il о о о •о С •с я

tr а сх te о tr 6 С и о s CT Í4> о • Ve о le к я СП тз

ta ж P« И s о, X к к а й ч га » и Se »л — in Ä о о X к CJ с о

п> о С: к •а р о Я) Й с Р: с » {TT V о тз с> Ci X о > ■а a сг о a

X С л в Е 3» Я •а и ►3 Ь 2; а> о 13 о с » Fl о гс о X я X о

s О- rt с О а о о с œ œ CS 3 ч К » о •а "g о о г> я к о о

i о СЕ О Ol х •< с о ш » о ч о ч s и о » •п я »3 •3 X и о X

к •е s о о ►S (i и ю ГГ R X а Ja > i! о X X р* "С я S Ja с о

5 . о о •4 ta к •о о о О а о сх и а> a CS о П> я СП

X •в ^ о а о £ а ■Е я •о я в С о. X п Ь и. X ¡3 Г. X к о о

s о4 3 ж • с» о К г; »г ь Сй с ь о CS я о я Ё

с а; га я о о о о. S s а ¡X s к X <ü т? с- ы »3 с. g; <■1 Í3

3J- Œ •а Г е £ со У-1 о г> Л о -ts '< э Е □ X э » о О СП

0) I S 9 О ср я •э S ^ a •а о с? •tí о i X 03 п> я § •3 я я »?

J3 в s •о ta а ta ь •а s -с К а ö о к о •< ti я » ь к •г и> a в: s

£ э « -а я ф » о в к ъ "3 •с ST о a •п о ¡5 я я со г; о о œ

а о HI ь Ь о о X а: Ч te о э ■а а "О » Ol я X о о

о ч а re о о ч •3 о •з ■ tr ta о N о. с О о н > СП

53 о •в ¥ сз ч О •а И о S •с Ф » о и »5 Я о г: ге я ь< -О •» X я а1 ьз гаг

J= о о С5 M » а •о а Ä t3 •с с» П> •3 Ч ^ •Я œ s а> a •G X ta ta

•О л 31 и X ь, ж 5с о ¡z ta 5л «г os TJ Я V- СЬ о с\> сь с к О W £ tr сэ

э а • Я я tr а g Cl з и Е а tr CD I £ » ta "S X tr; о * и 03 ¡г: X «

сх о О 1. X X X о к о Я Я к с о и G Ь к tr о о fi а> Ü о о

о % я X о о Sz о X »я О J2 к: 1 ь îa О a к т X i "О 1 "О

о а л к CD » ¡П i го О S я О с 1 5»

<6 i Е >3 1 е *з а 1 M Я Сз т 2

»3 1 о о. о 0 •О •3 1 T ре » 1

<

—£*-

Вторая глава посвящена описанио созданной экспериментальной установки,потенциальных возможностей рельсотрона и параметров, достигнут?« к настоящему времени. .

ОдномарннР электродинамически? ускоритель (рсльсотрон'-представляет собоГт.в сущности,обрдтзнннЯ МГД-генератор.Ускорение плазук и соответственно ударника происходит в нём'аа счет иагнвтного гзаимодеРстрия системы токов .поэтому энергию вадетаючого снаряда кочно оценить исходя из простой ^ср'-уян

Существует ограничение на наксиг/ально допустому» величину силы тока,связанное в ссиовнои с механической прочность« системы 500 кА).Отсвда для вибрдчкой ш&нгурации электродов н длины ускорения ( t „с .5 м) !/о*ио получить изксиуальпо достиям/ув энергия ударника (Е-=20 кДл}.Гля кассы снаряда 1г эю приводит к пределу скорости .3 м/с.

Ускорение ударника в прокзмльнчР hovsht ppeveiu! можно вычислить по ;1ор.чулс

Реальное поьелен:»о Функнни определяется переходны-

ми процессами в ц?пи разряда.!1сто"никоч питания ускорителя является рмкостной накопитель .заряжаемый до высокого напряжения I I/ -ТО кВ),йакостг, его в нагем случае С=7.5 »Л .Та-кич образе»,гакскиальнал ебчай энергоётость накопителя ряр-на 200 к<!к.Р репул».тато вадгеим&чьная скорость ударника на насей ус танов*? лежит в районе 3 км/с.

Для коммутации пакостного накопителя с ' ре льсо троном нами применён тг-зрдо тельный разрядник.прздставляоггЯ собой мешуп проьолочку,укакпвакпур в полиэтилзн.езуг изоляции,которая 'разрушается при подркес проволочки.Пслл^г рч^рядн'осуществляется с пульта скоростной фоторегистрнруме? установки (КР) .таким образом уомент вылета ударника и открытие затвора С1Р оказывается синхронизирован».

а конечную скорость из соотношения

С£Р работала в покадровой рекине и позволяла фиксиро-' вать на Фотоплёнку процесс ударного взаииодейстыш в виде последовательности кадров .Экспозиция одного кадра обратно пропорциональна скорости вращения зеркала СЭР в в проведённых нами опытах составляла 16.6 ,8.3 ,5.3 и 1,4 мкс .Масштабный экран.располокенный эа мавеньс,позволял точно опрег лить скорость ударника на баллистическом участке траекторий .Подсветка производилась импульсными лампами-вспышками с матовым акра-ноы.Мисень располагалась на расстоянии 30-40 си от выхода канала рельсотрона.

Импульс тока в цепи разряда контролировался бесконтактный датчиков - поясом Роговского с интегрирусщей АС -дрпоч-кой'.Импульс напрякения от него поступал на вход осциллографа С1-74 и Фотографировался фотоаппаратом ,"Зеииг".Датчьк тока позволил проконтролировать процесс ускорения и определить неизвестнка параметры цепи: индуктивность и активное сопротивление содеодячих проводов Л .

)'иоень была окрукена ловушкой для улавливания образу-, ыцихся при крате роабразовании осколков.

Третья глава содержит ¡экспериментальный материал4по-лучениий в серии опытов на данной установке ,0н включает в себя скоростные фотографии процесса соударения в интервале скоростей ударника 0.8 - 2,2 км/с и описание геометрических характеристик об разувшихся кратеров.

Ударник из полиэтилена (ПЭ) разиером 8x8x10 мм сталкивался с уииены) из пэ и из оргстекла (ШО толщиной ЗР мм,. В мивени из ПШ'А разрушение начинается со скоростей ударни- ' кв больше I км/с .При скороста 0.В км/с деформация мишени цо-сит обратимый Характер,однако материал ударника начинает течь,растекаяоь по поверхности мишени со скоростью (0.610.2) км/и,т.е. приблизительно со скоростьв упара.Лля скоростей 1-2 к«/с практически сразу после соударения в мишени образуется зора интенсивного свечения (по-видимому ь результате отра*ения света поверхность» многочисленных трещин).В дальнейшей эта зона.почти не увеличивается а размерах ,что говорит о том,что основное разруаение происходит в первые микросекунды {ааимоДействия.

Виброс вещества в виде "султана" наблпдаетоя также на первих микросекундах взаимодействия,причём с увеличением скорости прослеживается уиенькекие урла внброса по отношению к оси удара-Ген. тай л.IV

Таблица I

Угол вкЗроса с{ для различных скоростей удара

tr ,км/с 1.0 ' 1.5 2.0 2.2

«V 90 60-70 45 45

Б результате соударсния-кратер с пологими стенками и характерный плоский днои.Графически зависимость параметров кратера от скорости представлена на рис .1 .Во всех опытах с

39

м (0

Рис Л Зависимость диаметра, кратера (I^ ч его глуйини А (2) от скорости ударника tr для мишени из П«УА.

поиотмз ловушки бил уловлен ударник в виде распложенного тела и многочисленные осколки о характерными размерами 0.5 - 1,0 си.Начиная со скорости 1.5 ки/с среди осколков всегда присутствует осесиуиетрйчныя, который естественно считать внлетиввим из центра кратера (назовём его центральным осколком^.

. В итоге разрушение пишет можно представить в следуо-цем виде (рио.2>

1„ . _ Юпн

W"—------

Рис,2 Схематически я разрез кратера и центрального осколка в ШША Для скорости ударника 2 км/с.

Объём кратера в дашюк случае С гяс составлял 10 ои',"то примерно в 15 раз больше объема ударника.Для ско?мсти 0"»2кы/с кроме того наблюдалась и некоторая особенность: пглусрио че~ раз СЭС&^икс после нача-!1 взакмаяействия на снимках а? яи-

ден отскок тёмного предмета,что можно интерпретировать как отскок укараика.Скорость предмета (250í20V/c,что на порядок меньше скорости ударника,которую он имел при подлёте к мишени.

В ряде опытов с несколько более длинными ударниками вылета центрального осколка ere происходит,® результате в центре образуется характером? нарост,всзвышагщийся над уровнем лицею? поверхности мишени на 1-2 мм,а кратер приобретает вид кольцевой выемки.По-видимому,услоеия,вызывавшие отрыв центрального осколка,близки к некоторому порогу и в ряде случаев не достигавт его-опнии из факторов здесь может быть продолжительность удара.

При ударе, по ПЭ со скоростьс tr =1,5 км/с кратеры имели вт Форму .близкую к полусфере,без какого-лабо разрушения на периферии,глубиной 7-8 мм,т.е. порядка размеров ударника,В этом случае кратерообразование .по-видимому,кокет быть описано о позиция гидродинамики и,в частности.модели иескиУаекой «идкссти.В работе анализируется возможность такого подхода, . для оценки глубины кратера привлекается результата работы /3/ и /ч/.

Четвёртая глава поовяцеиа теоретическому моделирование унарного взаимодействия с мишенью из ПИИ А и сопоставлении результатов расчёта; с экспериментом.

На первом этапе взаимодействия начальные параметры ударной волны оценивались исходя из'стандартной теории плоских ударных волн методом зеркального отражения ударных адиабат ударника и мишени.При этом вое расчёты проводились яля Случая Хг =2 км/с .Получено .что массовая скорость в ukeshh . U =0.8 км/с,скорость Фронта 2) =3.8 км/с , яакяейие & » ' =36 кбар.Длительность первого этапа оценивалась по формуле §Г (где t -радиус ударника\т.е, <£~1мкс .Температура оценивалась без привлечения уравнения состояния двумя приближёнными способами.Для нижней границы температуры 71 использовалась 4ормула

"О

где Т0. -начальная температура,Гв-Коэффициент Грснайзена.

-

Для верхней границы выведена формула

С5)

где сЛ -скорость г7{одолыгых во ли в невоз«у;ённом веществе, с^ -удельная теплоёмкость.В итоге температура нагрева оценивается в районе 110-1>0"С,что близко к температуре стеклования ПУНА (95-105^0/5/.

/альнейшее развитие волновых процессов косит существенно ивумерннй характер и получить в это" случае аналитическое рекегше достаточно сложно,поэтому для анализа бил привлечён численный иетод с расчётом на ЗВУ.Задача решалась к двумерной постановке на разностной сетке по схеме "крест" в координатах ЛаграпяаД'одель позволяла учитывать упругопла-стическне свойства среды,а такхе разрукеиие.В программу расчёта закладывались следующие параметры:модуль Снга Е,коэффициент Пуассона предел текучести ,разрушасщеа напряжение при растяхенин .Уравнение ударной адиабати задавалось в ькде р»р(<г),гАъ -относительная плотность.Испо-

льзуя уравнение адиабати в Форме ЛшА + Вп ,с учётом условий сохранения на разрыве это приводит к формуле

Результатом расчётов являлось : поле напряжений Для различных компонент тензора напряжений,поле скоростей и поле разрушения.На рисунках 3-7 дачи некоторые графические иллострп-вди этих расчётов.

На рис.3(а^ дан график скорости контактной поверхности как функция времени.На рис.?(бМ)апряжения Сд на контактной поверхности в точках.отстояних от неё вглубь мишени с югом I мм.Видно",что в начальный момент давление и скорость на контактной границе близки к расчитанннм ранее.длительность импульса нчвленйя иояно оценить величиной 6-8 икс. 'Рис показывает,что мимамэе усилие Щ почти не распрос-траняетоя вдоль оси я ,что,безусловно',связано с наличиеи свободной лицевой поверхности мишени.Растягивание усилия б^ ,как видно из рис .5 .концентрируйтея в довольно узкой области на расстоянии 0.6-0,9см от оси симметрии .На рис,6 видно,что растяжение происходит в глубине мишени близко к ,

1г о

1.0

С

О

•т.

с

(а)

лкг

М I «те

Рис.З (а"*-скорость контактакт-ной поверхности от времени .

(бл-напряж&вие о; на контактной поверхности

Рис А Изолинии поля напряжений ££ скатця

1 - П.Окбар

2 - 8.4 •

3 •• Ь в

4 -3.2 (•¿•»Чмгсс^

Рис .5 Изолинии поля ' напряжений с® растяжения

I: ^ »^«о

-гЛЛ

■ ОЛЛ-

Рис.6 Изолинии поля растяжения

Рис.7 " "По'ле'*газруЕенияу^> в момент X мкс ■ — -—экспериментальные I—0.2Ркбар,2- -0,'»гкбар(1?-2ыкс). контуры осколка

Ч

£

оси симметрии .На рис.7 поле разрушения для удобства сравнения совмещено с зкепер'а'ентальным контуром центрального оо-1 колка,с хороиеа точность» эти линии совпадает.В цело« чне-ленцня расчёт позволяет утверждать,что растягивавшие иапря-гения появляется сразу го i-tpe распространения импульса <"иъ-ления вглубь мисени,через 2-3 икс'после начала удара .задолго до отрааения от тнльной поверхности.'Интересно,что вблизи от контактной поверхности разрушения образца не происходит .хотя именно здесь развявгштся наиболее интенсивные напряжения онл-ти.ч. '

В габрге /б/ показано,что в приближении слабну плоских ударных волн.корда толщина уарника и его акустическая жёсткость уеньре.чем у микени, должен происходить отскок ударника в сторону,противоположно удару .Принимая это приближение за основу для качественных оценок давления /*' и скорости после окончания псоаесса соударения,получше

г* я,) „

? ТС'чя' - * ("О

S'TZTZpr*- f ^

где fr -скорость уларникз^до удара), U -околеть отскока ударника, -акустическая жёсткость мишени .Подстановка численных значении даёт р' *-Ь.Ь кбар, //'„-0-.I9 ки/с.В нашем эксперименте feu.главу 3) мы подучили - it' »(0.25+0.02,,)км/с, Ввиду принятых .в данной модели упрощений такое согласие моа-но считать вполне удовлетворительным .Отрицательное давление иоse 1 объяснить растяжение материала иисени и образование выступа.возвнтамегося над её лицевой поверхностьо в случае . кольцеобразного кратера.

Прочность материала на "динамический отрыв-откол есть функция временных характеристик нагружения.Численнмй расчёт, показывает,что вокруг центрального осколка выполняется феноменологически!» критерий откола /7/ ■',

fj=dir(§r - i) . . C9V ;

где ^-статический предел прочности на растяжение, С - .... прило«енное напряжение, 2" -время, воздействия, еС -раэиер- I имя коэффициент (U =2.5>мкс для оргстекла\П-4уккция пов--

<.: '. . , V.' ; -/2-

рекглния.Лля столь коротких интервалов времени существенно ' не только Игковевнрз значение напряжения б" ,со и энергия, подводимая к месту разрыва за счёт энергии иипуль'са.З квазиакустическом приближении энергетически? критерия может быть записан в следующем виде /р/ 4 I

где -длина импульса растяжения, Л-удельная на единицу поверхности работа отрыва материала, £"'-гидоизионёшшй модуль Ьнга Е'ъ ЕО~£ .Анализ показывает,что в нашем, случае этот, критерий такке виполня-еТся. ;'•■'.;.'. . •

, В целом.численный анализ показ ал, что достаточные для от-рнва напряжения и запас зиергия локализуется вдоль определённой довольно узкой границн,что приводит к образование крупного осеслмметричного осколка.Области наиболее интенсивных напрякениЯ»полу.ченны8 ■ расчйтрм.пгослеянвзстся также на снимках ИР..'-: ■,:.- ■ '• ■ ' - ,

В прилокеир:'приведена таблица мхан/ческиххарактери-стик исслепуеммх »атериалов.

Л ' ; ОСНОВНЫЕ' РЁЗУЙЬТ АТН И ШВСДВ,

I. Созданный экспериментальной стенд позволяет проводить исследования ¿[«окоекоростйого взаи¥оде?ств(!я диэлектрических ударников с лвбымя »йшенямй.в данной работе - с-мишенями из . ■ ' ГЭ. И П»!.'Д. ; '' ."'-" ' - - '.' - .

2Установлено,морфология/кратероъ б Гй сходна, с морфологией кратеров в других пластичных. материалах при, высокоскоростном ударе: близка к полусфере:,Каверин в П!'!'А по объёму на порядок больше при тех ке скоростях ударника,дно ¡х упло-' аённое.кра* пологие .'отношение диаметра к. высоте 2>/А~1* ,!.'еха-низм образования, кратеров-в П'.'МА-отколыюе хрупкое'разрушение. ' ', -'" '.''■• '.':■•" - ' ', ... 3. Кардинальное отличие кратеров в ПЗ и ПММ4 следует связывать с отличием' иг. ,'упругопл'астическкх характеристик -в частности, ПМЙА разрушается при относительной деформации растяле-.иия £ = . »Э^.г ПЭ-прй £ *5О0^О0$.Кррме;гого/предел -текучести у ПЭ значительно КЙХЗ.Че« у-ПМИА.: .;.;'..

-а -

'». Разруивниэ п Ш4А начинается по достижении ударником скорости I км/с.При меньаих скоростях взаимодойотэиа нооит обратимый характер. ■

5. йпернне обнаружено экспериментально и подтверждено численным моделированием явление образования крупного осесикметрич-ного центрального осколка в ПММА через 3 - нко пос»э начала ударного взаимодействия.Геометрическая форма реального осколка и полученного з результата машинного эксперимента совпадает о точностью не хуже 20£.

6. В ряде экспериментов выяглено образованна аномальных кратеров в ПММА о центральным поднятием и кольцеобразной выемкой, форма которых может быть объяснена недостаточной интеноивнос-тьо и длительность» раатягивяпних напряжений а некоторых критических осиотях внутри мкшени.

7. В приближении олабых ударных волн в учётом акуотическоа жЗсткбсти соударявшихся тел' теоретически получена акорость стокока ударника, нвполохо согласусдаяся о полученной й эксперименте ( 0,25+ 0,С2) км/с для скорости удара 2 км/о,

8. Подтверждоно, что при больших скоростях деформация ПММА разрушается при довольно мплцх напряхзниях растяжения и, наоборот, сохраняет 'целостность при значительных схимивших усилиях- Программа численного моделирования ударного взаимодействия адекватно опиочвает реальный эксперимент; ••","'

Основной содержание диссертации отражено'в сда^уюдих. публикациях: ' •'..■,-•..•.. .. -.'>■",-I. Абазвхов М.М. Ёрияоков Ьалакуев ,П.З, Кунижэв Б.И.. Кяров А.X. Сучков А.С. Тем роков А.¡1. Исследование высокоскоростного удара в дизл9ктриках//Молодеяь народному хозяйству", КБГУ, 19обг-.

' -142, Кукижев Б.И.,Сучков Л.С.Деироков А.И. Исследование высокоскоростного взаимодействия некоторых дизлектгкко» // Экстремальные состояния вещества.-И,И ВТ AI! ,1991.C.169-172.

3. Sucf/in■ А. ?. AmtzJe* ß. Л 7imrake?AX. Автрлъ у*.

frtfartAe* '¿f*tf<e* f J^ft^fits^/m. AZit

4. EpKiOKOi) B.A. .Кунигев Б Л). .Сучгсов A.C.Декроков А.И. Особенности высокоскоростного взаимодействия некоторых полимерных материалов // Воздействие мощных потоков энергии на вещество.-).'ВТ АН,1992.C.ieO-Jpit.

5, Костан'В.В..К.уников В.П.,Сучков А,С,,Темроков A.Ii.. Динамическое разрушение полиметилиетлкрилата (TVWA> .при ударе : Препринт ИВТAli .V.,I993tjy-J£/7.

•Список цитируемой литературы. I. /¿¿б- ХК ХС. «/ ¿ey>Ass,c«f

'г. Титов В Л'..Фадгенко р,И ..Еваков Г. А. // ДАН СССР .1970 Л'. I9I.Jf2.C.296-300.-

3. Лаврентьев U.A. //5nxfl.I9i>7.n2.i4.C.iiI-ü6. 1. Зяатии Н.А.,Ко»;ушко A.A. //1?ТХ 2.Т,52,.*2.С.330-334 .

5, Гудпцов U.U.,Т!еров ррганичсское стекло.V ,:Химия,1981.

6. Качан 1Г.С./Гришин Г .А., //5>ГВ.1975.Т .II .Г6.С.95С-5СЭ. .7. Тарасов Б.А. //ШМ.1975.Х6.СЛ37-1Ю,

8. Иванов А.Г. /АГ0Л975.Т.П. 13.СА75-Ч80.- '