Аннотация
Введение 3
1. Современный подход к использованию метода Тейлора 4
1.1. История создания метода Тейлора 4
1.2. Вывод формулы динамического предела текучести 5
1.3. Определение поправочного коэффициента 7
1.4. Преимущества и недостатки метода 8
1.5. Ограничения аналитических методов 9
1.5.1 Энергетический метод Хокьяда 9
1.5.2 Улучшения в уравнениях движения недеформированного
сечения стержня 10
1.5.3 Влияние теста Тейлора на другие аналитические модели 11
1.5.4 Более реалистичные "неаналитические"
определяющие соотношения 12
1.6. Новые экспериментальные методы 13
1.6.1 Измерительные приборы 15
1.6.2 «Симметричный» тест 15
1.7. Новые приложения теста Тейлора 17
1.7.1 Динамические кривые предела текучести
при повышенных температурах 18
1.7.2 Применение теста Тейлора к жесткопластическим материалам 20
1.7.3 Применение теста Тейлора к хрупким материалам 22
2. Экспериментальное исследование динамических характеристик
методом Тейлора 24
2.1. Описание экспериментальной установки для определения динамических
свойств дюралюминия Al 6063 методом Тейлора 24
2.2. Анализ результатов экспериментов 28
3. Постановка задачи взаимодействия цилиндрического тела с жесткой стенкой в
трехмерной постановке 31
4. Численные расчеты 36
4.1.Определение динамического предела текучести дюралюминия Al 6063 численными методами 36
4.2. Численное моделирование деформирования цилиндрического образца из
медного сплава М1 по методу Тейлора в трехмерной постановке 37
Заключение 42
Список использованной литературы 43
В связи с развитием различных областей техники и применением новых материалов, отвечающих определенным свойствам, весьма актуальным является развитие и использование методов численного моделирования процессов динамического нагружения деформируемых тел.
Для оценки динамических характеристик материала, например, динамического предела текучести, часто используют задачу Тейлора.
Метод Тейлора устанавливает связь динамического предела текучести с остаточной длиной цилиндрического тела после удара по недеформируемой преграде. Современный подход к анализу экспериментальных результатов в методе Тейлора состоит в получении в результате численного моделирования геометрических форм, максимально близких к экспериментальным. Наиболее важным моментом при этом является применение адекватной модели деформирования материала при динамических нагрузках. Данная задача является базовой для комплексной оценки адекватности используемой модели материала и численной методики на ее основе, особенно в трехмерном случае.
Целью данной работы является исследование деформирования образцов методом Тейлора применительно к дюралюминию Al 6063 и медному сплаву М1 на основе сравнения численных результатов с экспериментальными данными.
Рассмотрена история и развитие метода Тейлора, которое показало, что этот метод стал широко применяться только спустя 40 лет с момента его создания.
Проведено численное исследование задачи Тейлора в трехмерной постановке
Проводились тестовые расчеты, которые показали хорошее согласование численных и экспериментальных данных, погрешность не превышала 1,5%.
Показано изменение максимального значения диаметра цилиндрического образца, который иллюстрирует увеличение диаметра при контакте с жесткой стенкой в первые примерно 40 мкс процесса, в дальнейшем максимальное значение диаметра образца не изменяется. Погрешность составляет 10,3%, такое расхождение получено в том числе из-за того, что при численном исследовании не учитывалось трение на поверхности контакта передней части цилиндра и мишени.
Показаны поля и изолинии температуры в зоне деформаций, выявлено что максимальные температуры в процессе деформации возникают в центре цилиндра на границе контакта образца и жесткой стенки. Представлены поля и изолинии удельной энергии сдвиговых деформаций в зоне деформаций. Максимальные сдвиговые деформации также происходят в центре цилиндрического образца на границе контакта образец-жесткая стенка.
