Сварка взрывом армированных композиционных материалов и волокнистых структур тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

РГО од

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК / Я чдм <опо

/ 1.1.1,1 I»; ОРДЕНА ЛЕНИНА СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНОЙ МЕХАНИКИ

На правах рукописи

ЯКОВЛЕВ Игорь Валентинович

УДК 621.7.044.2

СВАРКА ВЗШВШ АРМИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ВОЛОКНИСТЫХ СТРУКТУР

(Разработка, получение, прогнозирование свойств)

Специальность 01.02.04. - Механика деформируемого

твердого тела

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - 1993г.

Работа выполнена в Институте гидродинамики им.М.А.Лаврентьева Сибирского Отделения РАН.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Ахметзян'ов М.Х,

доктор технических наук Басин A.C. доктор технических наук Первухин Л.Б.

Ведущая организация: Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

Защита состоится "2-f " 1993г. в

Л

час.

на заседании Специализированного совета Д003.33.01 при Институте теоретической и прикладной механики СО РАН по адресу: 630090 г.Новосибирск-90, Институтская ул.4/1, Институт теоретической и прикладной механики СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института теоретической и прикладной механики СО РАН.

Автореферат разослан

/в

\\ ( J И

1993г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат физико-математических наук В.И.Самсонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Успешное развитие таких областей новой техники, как авиационная и космическая, разработка новых конструкций, работающих при интенсивных динамических нагрузках в широком интервале температур и т.п., возможно лишь при условии создания принципиально новых конструкционных материалов, существенно превосходящих по комплексу своих свойств традиционные металлы и сплавы. Одним из видов таких материалов являются композиционные материалы. Легко объясним большой интерес к этим материалам. Помимо высокого уровня таких свойств, как прочность, жаропрочность, жаростойкость и т.д., композиционные материалы обладают одним очень важным свойством - высоким сопротивлением распространению трещин. Последнее свойство позволяет существенно повысить надежность конструкций.

Среди композиционных материалов особое место -занимают армированные композиционные материалы с металлической матрицей. Материалы, армированные высокопрочными и высокомодульными волокнами и полосами, за счет варьирования компонентами (матрицами, упрочняющими элементами и их объемным содержанием) дают возможность создавать материалы с уникальным комплексом свойств.

Особый интерес представляют волокнистые композиционные материалы с титановой матрицей, так как, во-первых, они могут применяться при температурах, недопустимых для армированных материалов с полимерной матрицей и, во-вторых, титановые сплавы среди обычных конструкционных материалов обладают самой высокой удельной прочностью.

Одной из причин, из-за которой титановые сплавы длительное время не использовались в качестве матричного материала, является высокая реакционная способность титана. Это было главным препятствием при изготовлении композитов, т.к. высокая реакционная способность титана отражается на структуре и физико-механических свойствах границы раздела волокно - матрица. Но в последнее время к титану вновь проявился интерес, вызванный новыми высокоскоростными методами изготовления композиционных материалов, при которых уменьшается степень химического взаимодействия между упрочняющими элементами и матрицей в процессе создания композита.

Практически все методы получения армированных композиционных

материалов с металлической матрицей, за исключением сварки взрывом, приводят к изменению исходных свойств армирующих элементов вследствие температурного воздействия в процессе изготовления. Это и ряд других факторов делают сварку взрывом одним из перспективных методов получения металлических материалов, армированных высокопрочными и высокомодульными волокнами, йлесте с тем, отсутствие комплексных исследований, включающих изучение механизмов, физических основ и предельных возможностей сварки взрывом армированных композиционных материалов, а также физических явлений, сопровождающих процесс образования соединения, не дает возможности прогнозировать структуру и свойства этих материалов. Возникающие при высокоскоростных нагружениях явления потери устойчивости армирующих элементов не позволяют рассчитывать исходя из общих соображений, конечные свойства арлированных материалов. Поэтому особую актуальность приобретают вопросы установления причин, вызывающих эти явления, роли этих явлений в формировании структуры и конечных свойств армированных композиционных материалов и разработки методов.управления параметрами процесса сварки взрывом для создания материалов с максимальным эффектом упрочнения.

Цель работы. Исследование механизмов образования соединения армированных композиционных материалов, особенностей структуры границы соединения, определение необходимых и достаточных условий для получения армированных композиционных материалов с максимальным эффектом упрочнения. Теоретическое и экспериментальное исследование форм потери устойчивости армирующих элементов,. исследование и прогнозирование структуры и свойств волокнистых композиционных материалов с титановой матрицей и однонаправленных волокнис тых с труктур.

Научная новизна. Анализ микроструктурных особенностей границы раздела матрица - матрица и волокно - матрица позволил предложить модели для описания механизмов взаимодействия элементов волокнистого композиционного материала при продольном и поперечном армировании, объяснить характер образующихся границ соединения, определить максимальное объемное содержание армирующих волокон, обеспечивающее условие прочной связи на границе матрица - матрица.

Проведен численный анализ возможных дозвуковых соударений в окрестности точки контакта при сварке металлов взрывом. Для

ряда сочетаний металлов получены прэдслыше параметры соударения, разграничивающие область сверхзвуковых скоростей точки контакта на область с ударными волнами в точке контакта и область с дозвуковым соударением, в которой возможна реализация процесса сварки металлов взрывом.

Сформированы условия, достаточные для получения армированных материалов с максимальным эффектом упрочнения, зависящие от характеристик компонентов, составляющих композиционный материал, и параметров соударения, удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными результатами.

Дано объяснение динамическому выпучиванию армирующих волокон и полос, как явлению потери устойчивости при высокоскоростном нагружении. В рамках моделей потери устойчивости упругопласти-ческих стержней конечной длины, а также стержней и полос, нагруженных на переменном интервале, получены решения, описывающие установленные экспериментальные факты. Предложены методы устранения явлений потери устойчивости армирующих элементов при сварке взрывом армированных композиционных материалов.

Основные результаты работы распространяются на все армированные композиционные материалы с металлической матрицей, получаемые сваркой взрывом, и однонаправленные волокнистые структуры, а исследование свойств композитов при различных условиях термического воздействия и видах нагружения применимо для прогнозирования длительных прочностных характеристик армированных материалов независимо от способа их изготовления.

Практическая ценность. В работе получены волокнистые композиционные материалы на основе гитана, арлировапного высокопрочными стальными и молибденовыми волокнами. Установлено влияние потери устойчивости волокон на ползучесть и длительную прочность волокнистых композиционных материалов. Получена зависимость долговечности композиционного материала от постоянно действующего напряжения, основанная на правиле смеси с учетом характеристик ползучести и длительной прочности компонентов.

С учетом характеристик ползучести и длительной прочности компонентов и возможных изменений свойств длительной прочности композиционных материалов вследствие термического воздействия получен интегральный критерий, позволяющий при известном законе изменения напряжений при нагружении вдоль направления армирования прогнозировать долговечность армированных композицион-

ных материалов.

Получено критериальное уравнение для определения долговечности цилиндрической оболочки, нагруженной внутренним давлением, произвольно изменяющимся во времени. Экспериментально подтверждена возможность использования полученного уравнения. При условии равнонапряженности цилиндрической оболочки расчеты и эксперименты показали, что цилиндрическая оболочка из волокнистого композиционного материала титан ВТ1-0 - молибденовые волокна с объемным содержанием армирующей фазы равным 2Ъ% оказывается на 15% легче, чем оболочка из наиболее технологического титана 0Т4 при одинаковом разрушающем давлении и одинаковых схемах действующей нагрузки.

Разработан метод и технологии соединения сталеалюминиевых проводов высоковольтных линий электропередачи с использованием энергии взрыва для всех классов напряжений.

Структура диссертации. Диссертация содержит 276 страниц, в том числе 181 страницу машинописного текста, 102 рисунка, 23 таблицы и приложения на 9 страницах; состоит из Введения,трех глав, заклтаения и приложения. Библиографический список цитированной литературы включает 151 наименование работ отечественных и зарубежных авторов.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 23 печатных работах, 3 авторских свидетельствах и одной монографии.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на 3-м Всесоюзном совещании по сварке разнородных цветных металлов с черными металлами и сплавами (Киев, 1967г.); на Рабочем совещании по обработке материалов взрывом (Новосибирск, 1973г.); на Международной конференции "Высокоэнергетическая обработка металлов при использовании взрывчатых материалов" (Варшава, ПНР, 1976г.); на семинаре по механике композитов с металлической матрицей (Черноголовка, 1978г.); на Ш Всесоюзном симпозиуме "Механика конструкций из композиционных материалов" (Ленинакан, 1979г.); на Втором совещании по обработке материалов взрывом (Новосибирск, 1981г.); на Научно-техническом семинаре "Применение спеченных и композиционных материалов в машиностроении" (Пермь, 1981г.); на У Симпозиуме "Использование энергии взрыва для производства металлических материалов с новыми свойствами сваркой, плакированием, упрочнением и прессова-

нием металлических порошков взрывом" (Готвальдов, ЧССР, 1982г); на 1У Международной научной конференции (Гавана, Куба, 1984г.); на Лаврентьевских чтениях по математике, механике и физике (Киев, ¿985г.); на IX Международной конференции по высокоэнергетическому воздействию на материалы (Новосибирск, 1986г.); на X Международной конференции по высокоэнергетическому воздействию на материалы (Любляна, СФРЮ, 1989г.).

СОДЕРШМВ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ рассматриваются особенности армированных композиционных материалов с металлической матрицей. Обоснована актуальность проблемы создания армированных композиционных материалов и волокнистых структур импульсным нагружением, сформулирована цель проводимых исследований и кратко изложены решенные задачи и основные научные результаты.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ дан обзор по современному состоянию исследований по сварке взрывом армированных композиционных материалов. Излагаются основные принципы армирования металлов или сплавов каким-либо типом армирующих элементов, особенности прогнозирования свойств армированных композиционных материалов. Приводятся основные схемы получения сваркой взрывом армированных композиционных материалов, как в плоской, так и в цилиндрической модификациях.

Из анализа публикаций следует, что взаимодействие волокна с матрицей и матрицы с матрицей вообще не связывается с физическими процессами, происходящими на границе соударения, и, тем более, с влиянием геометрических параметров взаимного расположения матрицы и волокон на эти физические процессы. Хотя совершенно очевидно, что взаимодействие волокон с матрицей и матричных пластин в межволоконном пространстве следует рассматривать совместно и связывать их взаимодействие с условиями образования прочного соединения. Более того, ни в одной из известных работ не исследовалось явление потери устойчивости арлирую-щих волокон и полос, несмотря на то, что роль этого явления в формировании самого соединения в волокнистом или армированном полосами композиционном материале и формировании его свойств является определяющей.

Что касается механических свойств армированных композицион-

ных материалов, то необходимо отметить следующее. Анализ литературных данных свидетельствует об отсутствии связи между исследованиями по разработке оптимальных методов получения и моделями разрушения композита с учетом совместного деформирования компонентов. Либо существуют исследования по определению связи кратковременной прочности с режимами получения композита, либо теоретические модели разрушения композита без связи с поверхностью раздела и структурой компонентов. В действительности, необходимы комплексные исследования с выходом на эксплуатационные характеристики, такие как ползучесть, длительная прочность и влияние на них термического воздействия.

Имеющиеся результаты исследований по высокотемпературным композитам дают основание говорить о перспективности таких материалов. Вместе с тем, отсутствуют работы, посвященные изучению поведения армированных композиционных материалов при длительных постоянных и переменных нагружениях, а также исследования ползучести и долговечности этих материалов в условиях повышенных рабочих температур.

Результаты исследований поведения полученных материалов при сложных температурно-силовых нагружениях представлены в диссертационной работе и потребовали создания новых экспериментальных методик. По этим методикам получен значительный объем информации по испытаниям композитов и компонентов, их составляющих, на ползучесть и длительную прочность при различных температурах и видах нагружения. Эти исследования велись параллельно с исследованиями микроструктуры, распределения элементов в переходной зоне и фрактографией поверхностей разрушения, дающей качественные представления о характере связи армирующей фазы с матрицей.

Далее в первой главе представлены результаты исследований по определению необходимых и достаточных условий получения армированных композиционных материалов с максимальным эффектом упрочнения, допускаемым сваркой взрывом.

Независимо от способа получения армированных композиционных материалов с металлической матрицей, существуют общие для всех материалов такого типа зависимости их свойств от объемного содержания армирующих волокон и прочности связи на границе матрица - волокно. Прочность связи определяерся физико-механическими свойствами материала матрицы и волок 1а, а также геометрией распределения армирующих волокон в марице.

В соответствии с существующими схемами получения сваркой взрывом волокнистых композиционных материалов (рис.1 и 2) имеет место чередование слоев матрицы и волокон. Очевидно, что такие характеристики, как соотношение толщины матричных пластин и волокон и шаг между волокнами определяют объемное содержание армирующей фазы. В то же время геометрия размещения волокон должна обеспечивать всесторонний контакт волокна с матрицей, ибо именно на границе раздела формируется связь между матрицей и волокном. Следовательно, соединение должно осуществляться не только по границе матрица-волокно, но и по границе матрица -- матрица в межволоконном пространстве.

Анализ структурных особенностей границ соединения матрица -волокно и матрица - матрица позволил восстановить картину взаимодействия элементов волокнистого композиционного материала по границам соударения.

Важной характеристикой волокнистых композиционных материалов является объемное содержание армирующих волокон . С уче-

том схем сварки взрывом волокнистых композиционных материалов, Щ определяется двумя факторами - соотношением толщин матричных пластин и волокна и шагом укладки волокон. При различных шагах укладки волокон реализуются различные физические условия дая взаимодействия как матричных пластин с волокном, так и матричных пластин между собой. В этой связи специальным предметом исследований данной работы явилось определение необходимых и достаточных условий образования соединения волокнистого композиционного материала сваркой взрывом, обладающего максимальным эффектом упрочнения.

В работе рассмотрены предельные случаи ориентации армирующих волокон по отношению к направлению распространения линии соединения при сварке взрывом. При этом волокна однонаправленные, а предельные случаи соответствуют схемам получения образцов продольно армированных или цилиндрических оболочек, армированных в кольцевом направлении.

Результаты механических испытаний получаемых композитов показали, что армированные композиционные материалы демонстрируют максимальные свойства только при выполнении двух условий: образование прочной связи между матричными пластинами в межволоконном пространстве и образование прочной связи между матричной пластиной и волокном. Первое обеспечивается при условии зыпол-

нения физических критериев сварки взрывом, зависящих от физико-механических характеристик материала матрицы и геометрических соотношений, матричных пластин и армирующих волокон. Второе зависит от свойств материалов матрицы и волокна и параметров соударения, удовлетворяющих критериям сварки взрывом разнородных металлов. Эти условия рассматриваются в работе как необходимые и достаточные условия получения волокнистых композиционных материалов сваркой взрывом, обладающих максимальным эффектом упрочнения.

Необходимость выполнения критериев сварки взрывом по границе соединения матричных пластин при получении продольно армированных,волокнистых композиционных материалов приводит к установлению минимального шага укладки волокон, ограничивающего, при равных толщинах матричных пластин и волокон, объемное содержание армирующих волокон величиной равной 25-30$. А при поперечном армировании эти же критерии сварки взрывом и условия соударения матричных пластин без образования кумулятивной струи, разрушающей волокно, приводят к своему минимальному шагу укладки армирующих волокон и максимально допустимому объемному содержанию их величиной 20-25%.

При существенно неодномерной картине соударения матричных пластин в межволоконном пространстве определяющую роль в образовании соединения играют пластические деформации поверхностей соударяющихся пластин в направлении распространения линии соединения. Они и обеспечивают связь матричных пластин, создавая необходимые условия получения волокнистого композиционного материала с максимальным эффектом упрочнения. В этой связи в работе были проведены следующие исследования. Критерии сварки взрывом утверждают, что соединение между соударяющимися металлами монет произойти тогда и только тогда, когда давление в окрестности точки контакта больше некоторого критического давления, превышающего пределы текучести соударяющихся металлов, и скорость точки контакта меньше скорости звука в этих металлах. Однако имеющиеся экспериментальные результаты свидетельствуют о возможности получения соединения и при скоростях точки контакта, превышающих скорость звука в соударяющихся металлах. Так как давление соударения превышает прочностные характеристики соударяющихся металлов, то в схемах сварки взрывом допустило для дальнейших исследований взять модель, в которой

соударяющиеся матричные пластины представляются двумя потоками жидкости. Эта модель эффективно использовалась М.А.Лаврентьевым и Дж.Уолшем в задачах кумуляции. В частности, Дхс.Уолшем исследована задача о соударении металлов, как двух потоков жидкости для случая, когда один из них несжимаем. Было показано, что соударение с ударными волнами в точке контакта (когда невозможны пластические деформации в сторону свободной поверхности) осуществляется не только тогда, когда скорость точки контакта сверхзвуковая, но и когда угол соударения меньше некоторого критического угла. В диссертационной работе получено аналитическое решение задачи для случая, когда оба потока жидкости сжимаемы, что позволило применительно к сварке взрывом представить всю плоскость значений параметров соударения ( ^ -угол соударения, - скорость точки контакта) в виде трех

областей по отношению к сверхзвуковому и дозвуковому соударению в точке контакта. Для волокнистых или армированных полосами композиционных материалов это означает, что параметры соударения матричных пластин в межволоконном пространстве или матричных пластин и полос должны попасть в область дозвуковых соударений в окрестности точки контакта. Проведенные экспериментальные исследования по измерению параметров соударения в волокнистых композиционных материалах по элекгроконгактным методикам позволили установить, что условие дозвукового соударения могут быть обеспечены только тогда, когда шаг укладки волокон больше или равен 1,5-2 диаметрам волокна. Этим и объясняется предельное объемное содержание армирующих волокон, полученное из исследований прочностных характеристик получаемых армированных композиционных материалов.

Что касается достаточных условий, имеющих отношение к образованию прочной связи по границе матрица - волокно, то в их эснове лежат те же критерии сварки взрывом. Специфика состоит тишь в том, что в этом случае происходит соударение плоской латричной пластины с цилиндрическим волокном. В работе рас-¡читаны области границы матрица - волокно, где удовлетворяются фитерии сварки взрывом. Прочность связи по границе матрица -•волокно коррелирует с поперечной прочностью волокнистого ком-газиционного материала. Полученные в работе экспериментальные ©зультаты однозначно демонстрируют связь параметров соударе-ия, обеспечивающих соединение по границе матрица - волокно,

с величиной поперечной прочности композиционных материалов. Приведенные в диссертации результаты измерений давления и температуры по границам матрица - матрица и матрица - волокно дают основание заключить, что за возникновение расплавленных участков по границам соединения ответственна стадия соударения матричных пластин в межволоконном пространстве.

Таким образом, обеспечение сформулированных необходимых и достаточных условий получения волокнистых композиционных материалов с максимальным эффектом упрочнения, допускаемым сваркой взрывом, гарантирует повторяемость уоловий по границам соединения и повторяемость комплекса свойств композита.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена потере устойчивости армирующих элементов при высокоскоростном нагружении.

I. В процессе получения композиционных материалов, армированных однонаправленными волокнами, было зарегистрировано явление, заключающееся в своеобразном периодическом выпучивании первоначально ровшхметаллических волокон. Так как подобное явление существенно нарушает условия для образования соединения по границе матрица - матрица, то это должно отражаться на свойствах композита. Таким образом возникла задача установления физических причин образования данной картины выпучивания армирующих волокон в условиях высокоскоростного соударения матрицы и волокна, а в дальнейшем и роли этого явления в формировании структуры и свойств армированных композиционных материалов.

На рис.3 представлена схема текущего момента положения элементов волокнистого композиционного материала, в которой исследуется нагружение армирующих волокон.

Граница образующегося соединения движется со скоростью Им , которая является константой для каждого конкретного эксперимента. При соударении матричной пластины с волокном, по волокну распространяется упругая волна со скоростью звука Са . В процессе образования соединения волокно с изменившейся формой "вмораживается" линией соединения, движущейся со скоростью точки контакта У* меньшей скорости звука в волокне.

Экспериментальные исследования показали возможность использования следующей модели. Армирующее волокно моделируется стержнем, подвергнутым ини нагружению на

потере устойчивости стержня. Динамические формы потери устойчи-

переменном интервале

, приводящему к

вости упругих систем исследовались М.А.Лаврентьевым, А.Ю.Иш-линским, В.М.Корневым, Б.М.Малышевым.

На первом этапе в работе рассматривается задача о поведении стержня конечной длины щцдействием интенсивных динамических нагрузок, что необходимо, т.к. реальные армирующие волокна не безграничны и вблизи конца возникает именно эта задача. Сама схема сварки взрывом, а именно, расположение армирующих волокон мезду слоями матричных пластин, выделяет направление деформации волокон. Этот факт учитывается и в экспериментальных исследованиях, где используется стержень с выделенным направлением деформации. Итак, в соответствии с представленной моделью, в начальный момент к стержню внезапно приложена интенсивная продольная нагрузка. При теоретическом анализе не принимаются во внимание продольные колебания стержня. Интенсивная сжимающая нагрузка существенно больше критической нагрузки Эйлера; приложенной нагрузке соответствуют напряжения, превосходящие предел упругости. Далее в работе изучается развитие во времени форм неупругого выпучивания стержней при малых нормальных прогибах. Уравнение изогнутой оси стержня представляется в виде равенства сумм моментов внутренних сил относительно нейтральной линии внешнему моменту

Пит*,« = * а)

Так как до нагружения шарнирно опертый стержень находился в покое, то начальные и краевые условия имеют вид

где ИГ - дополнительный нормальный прогиб; X и £ - продольная координата и время; Л - интенсивная продольная нагрузка; Е = Е2 - модуль упругости и разгрузки; Т = + Е2) - приведенный модуль; Е2 - касательный модуль; ИГа и" Ш1 - начальные неправильности стержня и смещение нейтральной линии для сечений стержня; ,5* и I - площадь и момент инерции поперечного сечения; - длина стержня.

Проводится анализ движений в системах с одной степенью свободы. Этой степени свободы соответствует форма с номером т» .

Решение ищется в виде ряда Фурье. Считается, что в момент (конец стержня) постоянная сжимающая сила снимается и после этого стержень деформируется упруго. Поведение стерння в период времени t >t1 описывается тем же уравнением при N= О и E=Ej=Eg (ИГ =0). По-прежнему учитывается, что форма дополнительного прогиба совпадает с определяющей формой выпучивания. Для дополнителтного прогиба W получаем

т = [Fo( -1) cos c/i (Ы<)+ (3)

Полученное выражение для дополнительного прогиба HJ описывает поведение упругопластического стерння как системы с одной степенью свободы и является оценкой, близкой к верхней оценке величины прогиба.

Экспериментальные исследования по интенсивному нагруженита проводились на стержнях с выделенным направлением; деформации. В экспериментах варьировалось время действия нагрузки, величина перемещения ударника и интенсивность нагружения. Кроме того, менялась программа нагружения: с отражением от опоры и догрузкой и без отражения от опоры. Для выяснения правомерности предположения о том, что поведение сложной неупругой системы можно описать движением системы с одной степенью свободы, анализируются остаточные прогибы стержней, представленные в виде рядов Фурье.

Следует учесть, что при интенсивном нагружении упругих стержней на конечном отрезке времени выделяются одна либо две форды движения, когда этот отрезок не очень мал. Из экспериментов установлено, что определяющей формой движения при упруго-пластическом выпучивании является вторая форма /П* = 2.

Полученная ранее оценка величины остаточного прогиба дает удовлетворительное совпадение с экспериментом. Следует отметить большую чувствительность процесса выпучивания стержня к изменению времени действия нагрузки. Получается, что увеличение времени нагружения в 2 раза приводит к возрастанию проги-г5ов на порядок.

Специфика потери устойчивости армирующих волокон при сварке взрывом волокнистых композиционных материалов состоит в том,

что волокно нагружается сжимающей нагрузкой на переменном интервале, определяемом разностью скорости точки контакта и скорости звука в волокне. Эта задача рассматривается в работе в следующей постановке. Процесс выпучивания тонких упругих стержней при интенсивном продольном ударе описывается системой уравнений

£1117«« +рРШц = /?Х, I) (4)

ЕЯ/« , (5)

где Е - модуль Юнга; I , Г - момент инерции и площадь поперечного сечения стержня; ИГ ж Ц. - поперечные и продольные смещения стержня; Р - плотность материала стержня;

(X, £ ) - функция, определяемая заданными возмущениями несовершенствами. Эта система уравнений учитывает взаимодействие продольных и поперечных колебаний стержня.

Начальные условия для системы (4) и (5):

"1ли

ъг=т--0, и=ш=0 Ц-'О)

т.е. до начального момента стержень находился в покое. Краевые условия для поперечных смещений стержня рассматриваются следующие: стержень шарнирно оперт:

У1--ш*х--0 (х'0,1в),

либо при х = 0 стержень шарнирно оперт, а при X = Е0 имеет свободный край:

Ш = №*т0 (х=0)-, Шх*= Шх** 'О (х-.

Краевые условия для продольных смещений при * = 1а край стержня защемлен:

и * 0 (при. X -- £ , Ь*0),

край стержня свободен:

и*=о (при х*е., ь>о)

Далее к покоящемуся стержню, закрепленному одним из указанных способов, приложена такая сжимающая нагрузка N ( О, t ), чтореализуегся закон движения торца Ш ( 0^ ^ ) = Vyt , где Ну скорость удара по стержню. Решение уравнения (5) при

сформулированных начальных и краевых условиях легко находятся. Очевидно, что

Л -~Ш0Л) , сЛ <£о

Для каждого из отрезков стержня, где усилия не имеют разрывов, приводится анализ уравнения (4) на переменном интервале, равном £ ~ С^ до первого отражения от края X = . Проведенный анализ уравнения (4) на переменном интервале показывает, что для сжатых отрезков стержней наиболее интенсивно растут прогибы с длинами волн _

и

где I - номер участка, £. = 0 до отражения от края х = (!0 1=1 после отражения, причем Я «лг« , точнее Л = 2 Мо,

, йогда армирующее волокно защемлено при х = ,

% - нагрузка Эйлера стержня длины £> . Введение безразмерных координат и соответствующие преобразования позволяют упростить уравнение (4) в новых переменных. Асимптотическое решение преобразованного уравнения ищется в виде и

ЪКх.Ц) =1 . (6)

Здесь функции (X) - формы потери устойчивости шарнирно опертого стержня, = Мо/ Д . В зависимости от того, анализируется ли выпучивание в начальный период удара или после первого отражения от опоры, выбираются соответствующие формы потери устойчивости. Получено, что для полубесконечного стержня рост прогибов наиболее интенсивно происходит с определенной длиной волны, причем соседние полуволны растут как бы независимо, каждой полуволне соответствует свое среднее время действия нагрузки, а максимумы (минимумы) прогибов убывают от торца, по которому произведен удар, по экспоненте.

Результаты проведенных экспериментов находятся в достаточном соответствии с теоретическими положениями. Получено, что длина волны потери устойчивости много больше радиуса волокна, а это означает возможность описания процесса выпучивания тон-

ких упругих стержней представленной системой уравнений (4)-(5).

Изучение образцов после получения волокнистого композиционного материала позволяет выявить начальный участок образца, на котором отсутствует выпучивание волокон. Если считать, что явление потери устойчивости армирующего волокна происходит на переменном интервале, то зафиксировать выпучивание волокна можно не раньше, чем через промежуток времени 1* , при котором ( С0 - Ук )£ * = А , где Л* - ожидаемая длина волны потери устойчивости. Из этого условия строится оценка длины образца Ь без потерявших устойчивость волокон.

^ (Со-Ve) , {П

где 6$ин - динамический предел пропорциональности. С учетом этой зависимости в работе установлены условия, обеспечивающие получение волокнистых композиционных материалов без потерявших устойчивость волокон.

П. Наряду с волокнами круглого сечения, для армирования используются полосы из высокопрочных материалов. При получении композиционных материалов, армированных высокопрочными полосами, также было обнаружено явление потери устойчивости полосы при ударном нагружении. В работе это явление исследуется как процесс динамического внп учивания на переменном интервале сжатого слоя, который моделируется динамическим выпучиванием при постоянном нагружении упругопластического слоя, покоящегося на упругом основании (рис.2).

TlVfxxxx

+t¿w yFyju - fo.t) -ЦЫоя +W1J. (8)

Здесь VJ - нормальный прогиб слоя, X и t - продольная координата и время; Т - приведенный модуль; Ufo и ЦТ, -начальные неправильности и смещение нейтральной плоскости линии сечении слоя;

- площадь

и момент инерции поперечного сечения; N-Ki О) - интенсивная продольная нагрузка; 6 - единица длины в поперечном направлении слоя; J) - приведенная плотность; £ ( ) -нормальная нагрузка; ¡J - коэффициент упругого основания.

В работе получено следующее решение для нормального прогиба UT поверхности армирующей полосы

П ^г- . (9)

Вид полученного решения свидетельствует о том, что нули прогиба ИГ регулярно чередуются, они не смещаются относительно полосы, а амплитуда возрастает от точки, соответствующей фронту сжимающихся напряжений, до точки контакта по экспоненциальному закону. Эксперименты подтверждают правильность использованной модели и возможность оценки амплитуды и длины волны по полученным соотношениям.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена волокнистым композиционным материалам с титановой матрицей и волокнистым структурам, их получению, исследованию структуры и свойств, а также прогнозированию наиболее важных характеристик.

Для исследования полученных материалов использовались следующие методики: механические испытания при различных температур-но-силовых воздействиях; металлографические исследования микроструктуры; рентгеновский микроанализ распределения элементов в переходной зоне; электронная сканирующая фрактография.

Волокнистые композиционные материалы получены на основе следующих составляющих: титан ВТ1-0, 0Т4; волокна - сталь ВНС9, молибден. Толщина матричных пластин и волокон 0,1 мм, объемное содержание волокон 25-30$, исходные прочностные характеристики компонентов: ВТ1-0 - 450 МПа, 0Т4 - 700 Ша, молибден - 1200 МПа, ВНС9 - 3200-3500 Ша. Количество слоев армирующих волокон составляло 3, 5, 9, при изготовлении цилиндрических образцов число слоев матрицы и волокон равнялось 20.

По результатам металлографических исследований композиции ВТ1-0 - ВНС9 установлено, что волокна при оптимальных режимах нагружения форму не меняют. Прочность композита в направлении армирования при комнатной температуре составляет 1200 Ша, относительное удлинение 0,5 - 1%. Прочность и удельная прочность композита при испытаниях при температуре до 823 К в 3-5 раз . превосходит характеристики материала матрицы.

С целью изучения влияния армирования на долговечность и деформационные характеристики были проведены испытания на ползучесть и длительную прочность получаемых материалов.

При использовании процесса сварки взрывом для создания композиционных материалов, армированных непрерывными волокнами,

несомненный интерес представляет возможность прогнозирования длительных прочностных свойств композиции в целом, основываясь на известных свойствах компонентов и степени их взашлодействия на межфазной границе. Поэтому в работе на первом этапе были проведены исследования деформационных характеристик матричных материалов и волокон при комнатной и повышенных температурах, что позволило построить аппроксимационные зависимости напряжения от времени разрушения и скорости второй стадии ползучести.

После этого возможен переход к влиянию особенностей структуры, параметров нагружения и степени взаимодействия компонентов на ползучесть и длительную прочность композита. Одним из решающих факторов, влияющих на сопротивление ползучести волокнистых композиционных материалов, является прочность связи между волокном и матрицей. Вместе с тем искривление волокон в результате потери устойчивости должно отразиться на свойствах композита и характере его поведения при нагружении через прочность связи между матричными пластинами и матричными пластинами и волокнами. Поэтому очевидна необходимость исследования зависимости длительной прочности композита от условий на границе раздела матрица-волокно, а также влияние потери устойчивости волокон на долговечность композита. Композиционные материалы с потерявшими устойчивость волокнами демонстируют нестабильность и неповторяемость кривых ползучести от образца к образцу.

В тех случаях, когда явление потери устойчивости отсутствует, удается проанализировать влияние на долговечность условий на границе раздела между компонентами и оценить в общем виде влияние армирования на изменение характера деформаций, характеристик ползучести и длительной прочности композиционных материалов. Для этого на основе кривых ползучести, отражающих изменение характера деформаций в зависимости от параметров нагру-жения и условий взаимодействия на мегхфазной границе, построены кривые длительной прочности, занимающие три уровня, в соответствии с условиями на межфазной границе. Получено, что исключение потери устойчивости волокон позволяет при данной долговечности повысить уровень действующих напряжений на 150- 300 МПа. Дальнейший ресурс повышения долговечности заключается в улучшении связи на межфазной границе за счет оптимизации параметров сварки взрывом, что еще увеличивает действующие напряжения при той же долговечности на 50 - 150 МПа.

Характеристики ползучести и длительной прочности композиционных материалов при оптимальных режимах сварки взрывом использовались для оценки эффекта армирования в сравнении с неар-мированной матрицей. Оказалось, что армирование приводит к существенному повышению не только кратковременной, но и длительной прочности, сопротивления ползучести. Композиционный материал ВТ1-0 - волокна ВНС9 разрушался после 100-часовых испытаний при £Г =600 МПа, в то время, как образцы из неармированного ВТ1-0 при <5" = 40 МПа. Столь же эффективно армирование и в отношении повышения сопротивления материалов ползучести. У композиционного материала относительное удлинение в момент разрушения находится в пределах 5-7$, а у маркированного 30-35$.

Аналогичные результаты получены и для композиционного материала с титановой матрицей, армированной молибденовыми волокнами.

Для оценки анизотропии длительных прочностных свойств композиционных материалов в условиях постоянного нагружения были проведены испытания на долговечность под различными углами разо-риентации.

Необходимость исследования влияния термического взаимодействия на долговременные прочностные характеристики обусловлена тем, что создание волокнистых композиционных материалов и условия их эксплуатации предполагают воздействие температур, которые могут привести к развитию реакций на границе раздела и изменению свойств композитов. Ддя исследования влияния температурного воздействия на структуру композиционного материала ВТ1-0 - молибденовые волокна и, соответственно, на характеристики ползучести и длительной прочности были проведены изотермические отжиги в интервале температур 1173 - 1343 К и времени выдержки 1-3 часа. Несмотря на сложный характер кривых ползучести, влияние термического воздействия на длительную прочност! описывается "довольно просто - смещением параллельно самой себе кривой длительной прочности исходного материала, не подвергнутого термообработке, вдоль оси напряжений. Анализ полученной зависимости прочности композиционного материала от времени и температуры показал, что падение прочности при фиксированной долговечности совпадает с уменьшением кратковременной прочности композиционного материала, подвергнутого термическому воздействию, достаточно проведения испытаний на кратковременную

прочность композиционного материала, подвергнутого термообработке. Тогда прогнозирование длительной прочности осуществляется смещением на величину, соответствующую изменению кратковременной прочности при соответствующих изменениях термического воздействия.

Важным фактором, влияющим на прочностные характеристики композиционных материалов при повышенных температурах, является наличие'термонапряжений в композиционном материале, обусловленных различием коэффициентов термического расширения (КТР) составляющих компонентов. В работе проведены исследования по определению КТР компонентов в отдельности и композиции в целом. На основании полученных дилатометрических кривых компонентов я композиции можно сделать вывод о том, что гершнапряжения ни в одном из компонентов не превосходят предела текучести. Это позволяет считать наличие в волокнах сжимающих, а в матрице растягивающих упругих термических напряжений при повышенных температурах. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений КТР исследуемых композиций показало, что в области низких и средних температур (873 К) они совпадают с точностью до 3$-. Это свидетельствует о том, что в данном диапазоне температур волокнистые композиционные материалы, полученные сваркой взрывом, ведут себя как идеальные композиты с точки зрения поведения матрицы и волокон в условиях теплового нагружения.

Таким образом, появляется возможность получения теоретической зависимости долговечности композиционного материала от постоянно действующего напряжения, основанной на правиле смеси с учетом характеристик ползучести и длительной прочности. При этом термические напряжения, возникающие при нагреве в композитах за счет разности коэффициентов термического расширения, можно считать пренебрежимо малыми по сравнению с внешними напряжениями.

Для прогнозирования длительной прочности композиционных материалов в работе использовано правило смеси, в котором принимается во внимание связь между напряжением, скоростью установившейся стадии ползучести и долговечностью компонентов. В работе получена зависимость между напряжением и логарифмом долговечности исследуемых композиционных материалов с учетом температуры испытаний и характеристик ползучести и длительной прочности. Таким образом показано, что с учетом влияния на долго-

вечность термического воздействия, описываемого коэффициентом структурного смещения, зависимость между долговечностью композиционного материала и постоянно действующим напряжением может быть представлена в виде

б1 1 с М*

бр . ДО ' с Йп (10)

1

I-

где А,В,С, , Ут >Y( ~ постоянные коэффициенты; индекс /Г) означает принадлежность к матрице, ^ - к волокну. Эти константы определяются по результатам термических испытаний композиционного материала.

Практическое применение композиционные материалы, упрочненные однонаправленными волокнами, прежде всего находят в элементах конструкций, подвергающихся одноосному растяжению. В этих случаях для оценки работоспособности конструкции достаточно описать свойства композиционных материалов вдоль направления армирования. Проведенные в работе исследования деформационных характеристик полученных волокнистых композиционных материалов при нагружении вдоль направления армирования свидетельствуют о том, что деформация ползучести феноменологически описывается кривыми, идентичными кривым для однородных материалов. Поэтому при прогнозировании долговечности композиционных материалов при одноосном нагрукении вдоль волокон могут быть использованы интегральные критерии с учетом общих физических закономерностей накопления повреждаемости в композиционном материале, обусловленных влиянием способа изготовления и структурными факторами. Как показали исследования, наиболее точное прогнозирование длительной прочности при произвольном нагружении удается осуществить с помощью интегрального критерия В.В.Москвитина, учитывающего нелинейные свойства долговременной прочности.

Принимая во внимание полученную зависимость для долговечности (10), можно интегральный критерий длительной прочности представить в виде

U

mi Г ™ ЯЛЧ (m*D«4 Ущ

j =_mil_ \(t-v

ГЛ ^m(BC/'Vm] x <ш

Vf4>„+«4i{irm

где ~ > ГГ1 - параметр нелинейности свойств

долговременной прочности.

На этой основе были получены уравнения для прогнозирования длительной прочности композиционных материалов при ступенчатом нагружении, пилообразном нагружении с постоянной и переменной амплитудой напряжения и нагружении с постоянной скоростью. Эти уравнения были использованы для расчетов долговечности всех исследуемых материалов и сравнения с экспериментальным временем до разрушения. Расхождение полученных результатов не превышает Ъ%.

Полученные экспериментальные результаты по исследованию долговечности композиционных материалов при нагружении вдоль направления армирования свидетельствуют о том, что накопление повреждаемости происходит на фоне деформации ползучести, что означает необходимость учета ускоряющего влияния развивающейся повреждаемости на деформацию ползучести. Таким образом, необходимо применение метода Ю.Н.Работнова для описания ползучести на случай нелинейной связи между напряжением и деформацией. В работе получены уравнения для описания ползучести композиционных материалов при постоянном нагружении с учетом влияния степени накопленной повреждаемости и температуры испытаний. Результаты представленных в работе экспериментов свидетельствуют о высокой точности расчетов по использованной в работе модели.

Областью наиболее эффективного использования волокнистых композиционных материалов на металлической основе является изготовление элементов конструкций, работающих под внутренним давлением. Использование для тонкостенных элементов конструкций волокнистых композиционных материалов с коэффициентом прочностной анизотропии 1:2 позволяет получить равнонапряженную конструкцию, обеспечивающую при сохранении прочностных свойств дополнительный выигрыш в весе.

Для достоверного прогнозирования долговечности тонкостенных оболочек из композиционных материалов, нагруженных внутренним давлением, используются критерии длительной прочности, учитывающие влияние сложного напряженного состояния на величину разрушающего давления и анизотропию длительных прочностных характеристик.

Для оболочек, армированных в кольцевом направлении, параметры, входящие в критериальное уравнение, определяются из испыта-

ний образцов композиционных материалов вдоль направления армирования. В работе получены критериальные уравнения для расчета долговечности оболочки при различных видах действующей нагрузки. В частности, расчет долговечности оболочки, работающей в циклическом режиме под действием внутреннего давления проводился на основании полученного критериального уравнения

стоянное длительное нагружение. Экспериментальные исследования проводились на оболочках из 10 слоев ВТ1-0 и 9 слоев молибденового волокна равных толщин в 100 мкм, толщина оболочки 1,5 мм. Полученные экспериментальные результаты свидетельствуют о высокой степени точности прогнозирования долговечности по уравнению (12).

При исследовании поперечной длительной прочности установлено, что она может быть повышена за счет улучшения связи между компонентами.

Полученше в работе цилиндрические оболочки иэ волокнистого композиционного материала ВТ1-0 - волокна молибдена с объемным содержанием армирующей фазы равным 25% оказываются на 15% легче, чем оболочки из сплава 0Т4 при одинаковом разрушающем давлении и одинаковых схемах действующей нагрузки.

Таким образом, в работе, в результате комплексных исследований, определено место занимаемое сваркой металлов взрывом в ряду методов получения армированных композиционных материалов с металлической матрицей. Показано, что пути совершенствования создаваемых этим методом композиционных материалов не могут лежать в направлении увеличения объемного содержания армирующих элементов. Их следует искать в направлении повышения свойств армирующих элементов и создании оптимальных условий для образования соединения на межфазной границе. Полученные композиционные материалы обладают высокими физико-механическими характеристиками, которые удается прогнозировать в широком диапазоне рабочих температур и действующих нагрузок.

(12)

V , К - толщина и ради-определяемая из опытов на по-

Исследования по использованию сварки взрывом для создания армированных композиционных материалов явились основой для развития этого метода применительно к соединению различных волокнистых структур. В частности, механизм и условия взаимодействия матричных пластин с волокнами, возможность их прочного соединения при взрывном нагружении получили непосредственное применение в разработке метода, а в дальнейшем и технологии, взрывного соединения проводов высоковольтных линий электропередачи.

По сравнению с традиционным способом опрессовки, применение взрывного метода соединения проводов имеет ряд преимуществ:

- сокращаются трудозатраты на опрессовку одного зажима в 2-10 раз;

- реализуется возможность опрессовки за один взрыв неограниченного числа соединителей;

- повышается качество соединения.

Эффективность метода соединения проводов при помощи энергии взрыва резко возрастает при применении его на строительстве высоковольтных линий при отрицательных температурах и в отдаленных труднодоступных районах.

Этот метод к настощему времени успешно использован при строительстве высоковольтных линий 1150 кВ Зкибастуз - Челябинск, Экибастуз - Барнаул, а также на большом числе высоковольтных линий 500 кВ и 220 кВ.

ВЫВОДЫ.

1. Установлены необходимые и достаточные условия получения сваркой взрывом армированных композиционных материалов, характеризующихся максимальным эффектом упрочнения при предельно допустимом объемном содержании армирующих элементов равном 25-130%.

2. Проведен теоретический анализ соударений матричных пластин в межволоконном пространстве, на основании которого определены критические параметры соударения, при которых осуществляется режим дозвукового соударения в окрестности точки контакта .

3. Дано объяснение обнаруженному явлению потери устойчивос-

ти армирующих волокон на основе теоретического и экспериментального исследования поведения упругопластических стержней под действием интенсивных динамических нагрузок. Установлены условия, позволяющие прогнозировать и управлять потерей устойчивости армирующих волокон.

4. Решение задачи о динамическом выпучивании на переменном интервале упругопластического слоя позволило объяснить обнаруженное явление потери устойчивости армирующих полос.

5. По результатам проведенных исследований получены волокнистые композиционные материалы на основе титана, армированного высокопрочными молибденовыми и стальными волокнами.

6. Йоказано, что армирование приводит не только к 3 - 4т-кратному повышению кратковременной прочности, но и к 10-кратному увеличению длительной прочности и 5-кратному увеличению сопротивления ползучести по сравнению с материалом матрицы.

7. Установлено отрицательное воздействие искривления волокон в результате потери устойчивости на свойства композита и характер его поведения при разрушении. Для случаев, когда явление потери устойчивости отсутствует, определено влияние на долговечность композита условий на межфазной границе.

8. Изучено влияние изменений условий на межфазной границе в результате температурного воздействия на долговечность волокнистых композиционных материалов. На основании проведенных исследований получена зависимость долговечности композиционного материала от постоянно действующего напряжения, основанная на правиле смеси, с учетом характеристик ползучести и длительной прочности компонентов.

9. Получены уравнения для прогнозирования длительной прочности композиционного материала при ступенчатом нагружении с постоянной и переменной амплитудами нагрунения и нагружении с постоянной скоростью для всех полученных композиций.

10. На основе экспериментальных данных, установленных при испытаниях волокнистых композиционых материалов, получено уравнение для расчета долговечности цилиндрической оболочки из этих материалов, армированной в кольцевом направлении, при действии на нее переменного внутреннего давления.

11. На базе полученных закономерностей сварки взрывом волокнистых композиционных материалов разработаны схемы взрывной обработки однонаправленных волокнистых структур, явившихся ос-

новой промышленных технологи;1 взривного соединения проводов высоковольтных линий электропередачи для всех классов напряжений .

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. Матвеенков О.И., Соболенко Т.М., Яковлев И.З. Получение многослойных материалов методом сварки взрывом.//Применение энергии взрыва для сварки и резки металлов.-ГЛ.:,1968,- с. 14-17.

2. Матвеенков Ф.И., Яковлев И.В. К вопросу о получении многослойных соединений//Тр.Института электросварки им.Е.О. Патона.- Киев. - 1963. - с.56-59.

3. Матвеенков Ф.И., Яковлев И.В. Потеря устойчивости пластин при высокоскоростном соударении.//Новое в технологии сварки металлов взрывом., часть П., - Киев. - 1970. - с.258-263.

4. Яковлев И.В. Сварка взрывом свинца с некоторыми метал-лами.//Физика горения и взрыва. - 1972. - J5 4. - с.570-578.

5. Кузьмин Г.Е., Яковлев И.В. Исследование соударений металлических пластин со сверхзвуковой скоростью точки контакта. //Физика горения и взрыва. - 1973. — Js 5. — с.746-753.

6. Кузьмин Г.Е., Симонов В.А., Яковлев И.В. Зависимость-параметров волн при сварке взрывом от фазы разгона метаемой пластины. - Физика горения и взрыва. - 1976. - № 3. - с.458--461.

7. Дерибас A.A., Анциферов В.Н., Яковлев И.В. и др. Получение сваркой взрывом композиционного материала титан-молибден. //Физика горения и взрыва. - 1977. - $ 3. - с.767-771.

8. Анциферов В.Н., Ханов A.M., Яковлев И.В., Людаговс-кий A.B. Некоторые особенности получения деталей из титана, армированного волокнами.//Материалы Всесоюзного семинара по механике композитов с металлической матрицей. - М., - 1978. с.40.

9. Ханов A.M., Яковлев И.В. Условия образования соединения волокнистого композиционного материала сваркой взрывом.//Физика горения и взрыва. - 1979. - И 6. - с.114-118.

10. Анциферов В.Н., Ханов A.M., Яковлев И.В. Использование композиционных материалов в панелях.//Материалы Ш Всесоюзного симпозиума "Механика конструкций из композиционных материалов", Ереван. - 1979. - с.123.

11. Лимасов А.И., Яковлев И.В. и др. Схема и технология соединения проводов взрывным способом.//Энергетическое строительство. - I960. - JS 4. - с.21-23.

12. Болотов A.C., Яковлев И.В. и др. Соединительный зажим. Авторское свидетельство СССР, № 278I37I, - 1980.

13. Корпев З.М., Маркин A.B., Яковлев И.В. Развитие динамических форм выпучивания упругих стержней при интенсивном на-гружении.//ПМГФ. - 1980. - Ü 3. - с.121-126.

14. Анциферов В.Н., Ханов A.M., Яковлев И.В. Композиционный волокнистый материал. Авторское свидетельство СССР, Js 936633. 1980.

15. Смирнов Д.В., Ханов A.M., Яковлев И.В. Волокнистый композиционный материал алюминий-стальной трос.//Материалы научно-технического семинара "Применение спеченных и композиционных материалов в технике", Пермь, - 1981. - с.3-4.

16. Uotnev V.M., YakovievJ.V. Buckling of reinforced fiiexs dming expto-¿iVe wedding- // fopenm. Mechanics. Decern let, 19H-P.

17.Ханов A.M., Яковлев И.В. Взаимодействие элементов волокнистого композиционного материала в условиях ортогонального распространения фронта наслаивания при сварке взрывом.//Физика горения и взрыва. - 1981. - IS 2. - с.137-142.

18. Ханов A.M., Яковлев И.В. Экспериментальное исследование параметров процесса сварки взрывом волокнистых композиционных материалов.//Физика горения и взрыва. - 1982. - Js 2. - с.123--126.

19. Ханов A.M., Яковлев И.В. Сварка взрывом волокнистых композиционных материалов.//Труды П Совещания по обработке материалов взрывом.,. Новосибирск. - 1982. - с.36-38.

20. Болотов A.C., Яковлев И.В. Взрывное соединение проводов высоковольтных линий электропередачи.//Труды Симпозиума по взрывной обработке материалов. - ЧССР, Готвальдов, - 1982.

21. Корнев В.М., Яковлев И.В. Модель волнообразования при сварке взрывом.//Физика горения и взрыва., - 1984. - № 2. -с.87-90.

22. Сиротенко Л.Д., Ханов A.M., Яковлев И.В. Свойства волокнистого композиционного материала на основе титана, полученного сваркой взрывом.//Сборник: "Материалы современной техники". Пермь. - 1986. - с.28-33.

23. MsifewV. N.t SaotenkoL.D, Mhanov Л M., Vakovtes/1 V. Effect to technotogicat, structurai factors and expUotation conditions on cieep and duiaêUity of reinforced titanium composites.

//Труды 9 Международной конференции "Высокоэнергетическое воздействие на материалы", - Новосибирск. - 1986. - с.229-232.

24. Болотов A.C., Яковлев И.З. и др.Способ опрессовки за;:и-мов., Авторское свидетельство СССР, й 1396888., - 1988.

25. Загарян 10.В., Кузьмин Г.Е., Яковлев И.В. Измерение давления и температуры при ударном нагружении пористых композиционных материалов.//Физика горения и взрыва., - 1989. - J5 2. -с.129-133.

26. Болотов A.C., Яковлев И.В. и др. Соединение проводов-ВЛ с использованием энергии взрыва и перспективы применение взрывной технологии.//Энергетическое строительство, - 1990. -15 4. - с.47-49.

27. Яковлев И.В., Сиротенко Л.Д., Ханов A.M. Сварка взрывом армированных композиционных материалов. - Новосибирск.: Наука, 1991. - 120с.

Рис.1. I - детонатор, 2 - заряд взрывчатого вещества, 3 - матричные пластины, 4 - буферная пластина, 5 - армирующие элементы, 6 - кесткое основание.

Рис. 2. I - детонатор, 2 - заряд взрывчатого вещества, 3 - конус, 4 - матричные слои, 5 - армирующие волокна, 6 - жесткое основание, 7 - центральный стержень.

V,

ir.it

Рис.3. 1,2 - матричные пластины, 3 - армирующее волокно, 4 - заряд взрывчатого вещества.

Рис. 4.