Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
Перевод книги выполнен кандидатами физ.-мат. наук A.B. Крымским (гл. 1, 2, 6), Э. В. Ленским (гл. 5) и канд. техн. наук В. А. Хохряковым (гл. 3, 4).
Москва, сентябрь 1984 г.
С. С. Григорян ПРЕДИСЛОВИЕ
Эта книга написана на основе краткого однонедельного курса по динамике удара, впервые прочитанного авторами в 1979 г. В то время не было опубликовано ни одной работы, которая охватывала бы множество тем, отражающих различные аспекты поведения материалов при высокоскоростном ударе. Действительно, в имеющихся публикациях и отчетах содержалось мало справочного материала по конкретным вопросам из рассматриваемой области. Более того, соответствующую информацию приходилось извлекать из рассеянных по журналам статей, малодоступных правительственных или промышленных отчетов и частных сообщений специалистов по данной проблеме.
Главный акцент в этой книге делается на материаловедческие аспекты феноменологии удара как части общей проблемы о соударении снаряда с материалами мишеней. Изложение ориентировано на инженера-практика, желающего приобрести рабочие знания в данной области, и на специалиста, желающего получить информацию об особенностях поведения материалов при ударе вне области его собственных занятий. Здесь не рассматриваются другие специфические задачи динамического деформирования материалов, такие, например, как высокоскоростная обработка и резание металлов. Используется фундаментальный подход, ориентированный на выявление принципов основополагающего характера. Поэтому он может быть полезным при изучении многих динамических задач. Подход этот представляет собой комбинацию курса лекций университетского стиля с обзором текущего состояния вопроса в рассматриваемой области. Вниманию читателя предложен список многочисленных источников для ознакомления в деталях с любой из рассмотренных в книге тем. Во многих случаях дается историческая перспектива для иллюстрации идей и методов, использованных для достижения современного состояния технологии. Материал книги охватывает теоретический и экспериментальный подходы к исследованию поведения материала в диапазоне условий от низкоскоростного до сверхскоростного удара. Главное внимание уделяется выявлению сущности рассматриваемых явлений и построению рациональных методов их количественного описания. Преимущественно эмпирические подходы к моделированию сложных ударных явлений не рассматриваются.
Абердинский испытательный полигон,
шт. Мэриленд Джонас А. Зукас
База ВВС, Райт-Паттерсон, шт. Огайо Теодор Николас
Хантингтон-Бич, шт. Калифорния Хэллок Ф. Свифт
Дэйтон, шт. Огайо Лонгин Б. Грещук
Менло-Парк, шт. Калифорния Дональд Р. Курран РАЗРУШЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ УДАРАХ С МАЛЫМИ СКОРОСТЯМИ
Лонгин Б. Грещук
McDonnell Douglas Astronautics Co.
Несмотря на то что новейшие композиты нашли широкое применение в качестве конструкционных материалов и были разработаны эффективные инженерные методы оценки поведения этих материалов и конструкций из них при статических нагрузках, не существует сравнимых по эффективности методов расчета поведения конструкций из композитов при ударе по ним внешними объектами. Только недавно была предпринята попытка сконцентрировать усилия с целью выяснения характера реакции композитов на ударное воздействие на базе точного теоретического анализа и тщательно разработанных испытаний [2]. Исследование реакции композитных материалов на удар частицы или внешнего тела с использованием чисто эмпирических или полуэмпирических методов возможно, но нежелательно из-за обширности и дороговизны мероприятий, требуемых при этом для охвата множества разнообразных комбинаций структур материалов, заполнителей, способов плетения волокна, последовательности укладки слоев, типов конструкций. К примеру, в настоящее время в продаже имеется по меньшей мере 38 различных типов графитовых и угольных волокон. Модуль Юнга для разных типов волокон изменяется в диапазоне 40-560 ГПа, а предел прочности на растяжение в диапазоне 0,8-15 ГПа, поэтому, например, только для графито-эпоксидных композитов выявление типа графитового волокна, обеспечивающего оптимальную реакцию на удар, потребовало бы непомерно больших затрат времени. При определении реакции на удар желательно иметь критерий, позволяющий выяснить, как различные свойства мишени и параметры удара влияют на повреждение мишени. Описанный здесь аналитический подход и направлен на решение этой проблемы.
1.1. РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ
Подход в изучении реакции изотропных и композитных материалов на низкоскоростной удар иллюстрирует рис. 1.1. Три главных этапа Разрушение композитных материалов
9
этого подхода суть: 1) определение индуцированного ударником распределения давления на поверхности мишени, 2) определение внутренних напряжений в композитной мишени, порожденных давлением на поверхности, 3) определение типа разрушения в мишени, вызванного внутренними напряжениями. В наиболее общем случае предполагается, что мишень представляет собой многослойное ортотропное твердое тело, а ударник-тело вращения. Принимается также, что 1) мишень и ударник-линейно упруги, 2) продолжительность удара - большая величина в сравнении с временами прохода волн напряжений по ударнику (или мишени конечной толщины) и 3) удар наносится по нормали к поверхности мишени.
