Введение 1
Актуальность работы 1
Объект исследования и постановка задачи 1
Цель и методы исследования 3
Научная новизна 3
Критерий инкубационного времени 4
Характеристики трапецеидального импульса 5
Время и место разрушения
Временная зависимость прочности 11
Заключение 13
Список литературы
1. Актуальность работы
Первые попытки анализа откола были связаны с применением силового критерия, который, как показали опыты, не описывает многие существенные черты откольного разрушения, выражаемые временной зависимостью прочности и пространственным распределением разрушения [2]. Применение интегральной импульсной характеристики разрушения позволяет обосновать такое важное явление, как повышение динамической прочности материала. Однако объяснение и теоретическое описание временной зависимости прочности с позиций простых механических принципов до сих пор остаётся актуальной задачей.
2. Объект исследования и постановка задачи
Откольное разрушение при воздействии кратковременных импульсов высокой интенсивности - важный объект изучения закономерностей динамического разрушения материалов. Откол происходит в результате взаимодействия падающей и отраженной волн вблизи свободной от напряжений поверхности образца материала [2]. Суммарное напряжение в некоторых местах может стать растягивающим и вызвать отрыв слоя материала, поскольку прочность материала на растяжение существенно ниже, чем на сжатие.
Будем рассматривать откольное разрушение в следующей одномерной постановке:
• Ось OX направлена вдоль полубесконечного стержня, который располагается слева от нуля
• Нуль соответствует свободной поверхности
• Время отсчитывается от момента начала отражения волны
В работе были исследованы воздействия в виде трапецеидальных импульсов, а также был проведен анализ особенностей поведения волн при отражении при различных продолжительностях воздействия. На основании точного решения исследовано динамическое разрушение сред в условиях заданного напряженного состояния. Установлена связь между критическими характеристиками и временем действия нагрузки. Построена общая диаграмма временной зависимости прочности, являющаяся фундаментальной характеристикой откольного разрушения. Определены пороговые значения разрушающих импульсов на всём диапазоне времён разрушения. Применение критерия инкубационного времени демонстрирует, что момент разрушения может наступить как на стадии роста локального напряжения, так и после достижения напряжением максимума, на стадии его убывания и даже на участке с постоянным значением напряжения, спустя некоторое время после достижения этого значения. Заметим, что в работе рассмотрены воздействия в виде равнобедренной трапеции, однако не менее особый интерес представляют воздействия, близкие к описанию реальных физических явлений (взрыв и т.п.).
1. Уткин А.А. Структурно-временная теория откольного разрушения / А.А. Уткин, Ю.В. Петров, И.В. Смирнов. // СПб: Политехника, 2016.
2. Никифоровский В.С. Динамическое разрушение твердых тел / В.С. Никифоровский, Е.И. Шемякин. // Новосибирск: Наука, 1979.
3. Поручиков В.Б. Методы динамической теории упругости // Наука, 1986.
4. Кошелев А.Я.Механика деформируемого твердого тела / А.И.Кошелев, М.А.Нарбут. // Санкт-Петербург: Изд-во СПбГУ, 2003.
5. Петров Ю.В. Об анализе откола с позиций структурной механики разрушения / Ю.В. Петров, Н.Ф. Морозов, А.А. Уткин // ДАН СССР. Т.313 № 2. 1990. С.276-279
6. Petrov Y. V. Effects of Strain-Rate Strength Dependence in Nanosecond Load Duration Range / Y.V. Petrov, I. V. Smirnov, A. A. Utkin. // Allerton Press: Mechanics of Solids, vol. 45, № 3, p. 476-484, 2010.
7. Петров Ю.В. О квантовой природе динамического разрушения // Доклады АН СССР Том 321, № 1, 1991.
8. Petrov Y. V. Structural-temporal approach to modeling of fracture dynamics in brittle media / Rock Dynamics and Applications - State of the Art / Eds Jian Zhao, Jianchun Li // 2013. CRC Press, Taylor & Francis Group, London. P.101
9. Marc A. Meyers Shock waves and high-strain-rate phenomena in metals / Marc A. Meyers, Lawrence E. Murr // Plenum Press, New York, 1981.
10. Bo Li Spall damage of a mild carbon steel: Effects of peak stress, strain rate and pulse duration // Materials Science & Engineering A 660 (2016) 139-147
11. Kubota Shiro Estimation of dynamic tensile strength of sandstone / Shiro Kubota, Yuji Ogata, Yuji Wada // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 45 (2008) 397-406
12. Petrov Y.V. Dependence of the dynamic strength on loading rate /
Y.V. Petrov, A.A. Utkin // Sov. Mater. Science. 1989. Vol. 25 N 2. P. 153-156
13. Смирнов В.И. О пороговых силовых импульсах при откольном разрушении материалов // Прикладная механика и техническая физика.
2006. Т. 47, № 5.
14. Уткин А.А. Быстрое разрушение хрупких сред // Автореферат, СПб,
2007.