Проведены динамические испытания по откольному разрушению двух партий образцов из стали 30ХН4М. Обработка экспериментальных данных проводилась по классической методике, основанной на решении волнового уравнения в упругой постановке. Было выявлено три образца, при испытании которых наблюдался эффект задержки разрушения. При помощи критерия инкубационного времени были показаны условия возникновения задержки разрушения на примере треугольных нагружающих импульсов. Для остальных образцов была построена скоростная кривая прочности. Показано, что предельные напряжения при динамических воздействиях для образцов из разных партий существенно отличаются, несмотря на единый химический состав и одинаковую прочность в статике. DOI: 10.21883/JTF.2017.04.44312.1931 Введение Откольное разрушение является одним из основных методов изучения процессов, протекающих в твердом теле в условиях динамического растяжения [1][2][3][4][5]. Рас-смотрение волновых процессов, характерных для от-кольной задачи, позволяет найти импульс напряжений, приводящий к разрушению [1,2]. Как правило, для оценки параметров откольного импульса используется так называемое акустическое приближение, когда при-нимаются во внимание только упругие напряжения, действующие в зоне откола.Разрушение образца может происходить спустя неко-торое время после достижения максимума растягиваю-щего напряжения в сечении откола. Это означает, что момент разрушения приходится на ниспадающий или постоянный участок действующего локального напряже-ния. Данное явление называется задержкой разрушения, а импульсы, соответствующие такому виду разруше-ния, как правило, являются близкими к пороговым. Под пороговыми понимаются критические импульсы заданной длительности и формы, имеющие минималь-ную, достаточную для разрушения амплитуду. Задержка разрушения фиксировалась в ряде экспериментов по отколу, например [6,7], однако подробное обсуждение этого явления в литературе практически отсутствует. Нередко в подобной ситуации прочность чисто фор-мально связывают со временем действия растягивающих напряжений в сечении откола [6].В настоящей работе дается объяснение явлению задержки откольного разрушения с помощью крите-рия инкубационного времени. Концепция структурно-временного критерия основывается на двух характери-стиках материала: квазистатической прочности матери-ала и инкубационном времени разрушения. Указанные величины являются прочностными параметрами мате-рила, которые не зависят от условий эксперимента и могут быть применены для различных видов нагруже-ний. Данный подход показал свою эффективность при определении условий возникновения различных пере-ходных процессов, таких как хрупкое разрушение [8,9], электропробой [10], кавитация в жидкости [11]. Одномерная волновая задачаРазрушение при отколе происходит следующим об-разом: ударный импульс создает сжимающую волну в образце, которая продвигается вдоль его оси, достигая свободной поверхности. После отражения от нее волна сжатия меняет знак на противоположный и движется в виде волны растяжения в обратную сторону. По-скольку прочнос...
Анализируется способ обработки результатов динамических испытаний по откольному разрушению, основанный на точном решении волнового уравнения, а также получивший широкое распространение его упрощенный вариант, основанный на предполагаемой однозначной связи величины сброса скорости свободной поверхности с предельным напряжением разрыва среды. При помощи рассматриваемых точных решений волновой методики определяются возникающие при отколе импульсы растягивающих напряжений. Приводится сравнение полученных уровней напряжений в момент разрушения со значениями откольной прочности, вычисленными по методике сброса скорости. Показаны случаи совпадения и расхождения результатов, полученных с помощью обеих методик. На примере нагружающих импульсов различной формы приведены возможные сценарии разрушения образца, в частности, показана возможность возникновения эффекта задержки разрушения, который может быть потерян при упрощенном способе обработки. В настоящее время одним из основных способов динамического испытания материалов на растяжение в микро-и субмикро-секундном диапазоне длитель-ностей является эксперимент, основанный на явлении откольного разрушения. При соответствующих испы-таниях в образце инициируется сжимающий импульс напряжений, который при отражении от свободной по-верхности приводит к единичному или множественному разрыву материала [1][2][3]. Информацию о динамических процессах, происходящих в образце во время испыта-ния, получают измерением скорости частиц свободной поверхности. Было разработано несколько различных способов измерения, которые позволяют получить вре-менную зависимость скорости свободной поверхности с разрешением вплоть до десятков пикосекунд [4,5]. Это позволяет детально зафиксировать все высокоскорост-ные изменения, возникающие перед разрушением образ-ца. Обычно при интерпретации полученных данных на временных профилях скорости свободной поверхности удается выделить несколько характерных точек, указы-вающих на возникновение в материале упругой волны, пластической волны, фазовых превращений, а также момента разрушения образца и координату откольного сечения [6][7][8][9][10][11]. В частности, по этим точкам определяют величину откольной прочности материала, под которой обычно подразумевается величина растягивающих на-пряжений в месте разрыва на момент разрушения.В настоящее время часто применяется способ опре-деления динамической прочности по так называемому сбросу скорости -разности между максимальным значением и последующим за ним первым локальным минимумом на диаграмме скорости свободной поверх-ности [7][8][9][10][11]. Данный способ может оказываться вполне эффективным в условиях, когда в образцах иницииру-ются высокоинтенсивные запороговые воздействия [11]. Однако об этой особенности не следует забывать при обработке экспериментальных данных в иных условиях. Так, в случае пороговых разрушающих импульсов вычис-ление откольной прочности по сбросу скорости может привести к некорректным результатам. Это связано с тем, что динамическая прочность материала не может быть однозначно охарактеризована...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.