Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
Перед соударением неподвижные острия пронизывали контактные пластинки, замыкая электрическую цепь, которая существовала в тече- 132
Г лава 2
ниє времени, за которое поддон смещался приблизительно на 100 мм. Была выполнена серия экспериментов по соударению по нормали стальных стержней со стальными мишенями со скоростью 1 км/с. Полученные в этих экспериментах зависимости деформации от времени (рис. 3.15) обрабатывались методом анализа результатов с помощью соотношений для простой волны по теории, не учитывающей зависимости от скорости деформации (гл. 2), которая позволяла установить соотношения между напряжением и деформацией, а также между скоростью тела и деформацией, достигающей 15% (рис. 3.16). Численное моделирование соударения при указанных условиях было также выполнено в работах [60, 101] с помощью программ ЕРІС-2, HELP и REPSIL.
При использовании в расчетах динамических характеристик материалов экспериментальные зависимости деформации от времени хорошо согласовывались с результатами расчетов для всех положений датчика.
Совсем недавно Ховер вернулся к методу обращенного движения (рис. 3.17), поскольку он пришел к выводу, что при оснащении датчиками неподвижной части экспериментальной установки полученные результаты обладают более высокой надежностью и качеством [63]. В его экспериментах с неподвижным стержнем сталкивалась стальная мишень, выстреливаемая из легкогазовой пушки. Стержни обычно оснащаются датчиками, расположенными попарно в диаметрально противоположных точках в сечениях, удаленных от носка на 20, 40, 60 и 80 мм. Мишени изготавливались из катаной гомогенизированной броневой стали, а стержни-из особо чистой инструментальной стали S7, сварен-
3
Время, мкс 20 ЬО 60
Деформация сжатия, %
Рис. 3.15. Зависимости деформации от времени, полученные в прямом баллистическом эксперименте [62].
Рис. 3.16. Зависимости динамического напряжения и скорости частиц от деформации, полученные в прямом баллистическом эксперименте [62].
динамическая кривая,---
ские кривые
квазистатиче- Проникание и пробивание твердых тел
133
7/0 м/с
330м/и
< <3 <3 Cj
QJ/и/И
Jl
T
V
^ Стальная Прокладка
мишень
Рис. 3.17. Схема установки для обращенного баллистического эксперимента с оснащенными датчиками стержнями [63].
ной в вакуумной индукционной электропечи с последующей дуговой переплавкой в вакууме.
Как и в случае прямого баллистического эксперимента, регистрировалась зависимость деформации от времени в местах расположения датчиков. При скоростях соударения менее 700 м/с все датчики измеряли деформацию до весьма больших их значений, прежде чем выходили из строя под действием осколков или отколов, образующихся на лицевой стороне мишени. При высоких скоростях (1 км/с) полная запись зависимости деформации от времени получалась только для сечения, расположенного на расстоянии 20 мм от носка. Остальные датчики разрушались образующимися осколками, прежде чем деформации достигали больших значений. Показания этих датчиков можно проэкстра-полировать на большие значения деформации, используя результаты измерений в сечении 20 мм. Для этого надо знать, как зависит скорость распространения волны от деформации. Последнюю зависимость можно получить с помощью не зависящей от скорости деформации теории динамической пластичности, анализируя результаты соответствующих экспериментов с малыми мишенями (диаметр мишени лишь втрое больше диаметра стержня), в которых осколки сильнее отклоняются в стороны и не попадают в датчики, установленные в стержне.
Данные рис. 3.18а можно представить также в лагранжевых координатах (рис. 3.186), построив графики зависимости пути от времени, позволяющие определить моменты времени, в которые разные уровни деформации достигают сечений с установленными в них датчиками. Линейность этих графиков позволяет предположить, что разные уровни деформации распространяются с характерной скоростью, т.е. условие применимости не зависящей от скорости деформации теории выполняется. Это дает возможность получить зависимость скорости распространения волны от деформации (рис. 3.19). Тогда из не зависящей от скорости деформации теории пластичности получаем следующие выражения для напряжений и скоростей частиц:
= Jo PCpde,
V = IoCpde,
(3.2)
(3.3) 134
Г лава 2
20 40 60 Время, мкс
80 JOO
Рис. 3.18а. Зависимости деформации от времени, полученные в обращенном баллистическом эксперименте [63].
20 40 60 PaccmopHuet мм
Рис. 3.186. Зависимость пути от времени в лагранжевой системе координат [63].
200
0,05 0,10 0,15
Деформация сжатия
Рис. 3.19. Зависимость скорости распространения волны от деформации сжатия [63].
0,05 OtI Ot/5
Деформация сжатия
Рис. 3.20. Зависимости напряжения и скорости частиц от деформации сжатия [63].
/і
Hj*) ¦ (ЗЛ>
в которых є-деформация, а - напряжение, v -скорость частицы и ср-скорость распространения пластической волны. Графики зависимостей а (є) и и (є), полученные этим способом, представлены на рис. 3.20. С помощью соотношения между скоростью частиц и деформацией Проникание и пробивание твердых тел 135
