Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
можно преобразовать зависимость деформации от времени в зависимость скорости частиц от времени. Проинтегрировав последнее уравнение, получим зависимость пути от времени, с помощью которой легко определяется положение точек стержня в пространстве. Зная перемещение стержня по времени, а также как движется поверхность контакта мишени и стержня, можно проследить за разрушением стержня.
Зависимость перемещения от времени позволяет также выяснить, с какой точностью измеряются деформации, и оценить пригодность принятого метода анализа результатов. В установке, схема которой представлена на рис. 3.21, измерялись перемещения стержня после соударения, и полученные данные сравнивались с перемещениями, полученными путем обработки результатов измерения деформации. Неподвижные длинные стальные стержни (рис. 3.21) химическим способом покрывали черным налетом, оставляя блестящие кольцевые риски на расстояниях 40, 60 и 80 мм от носка. Затем стержень освещали мощной ксеноновой лампой и снимали искровой кинокамерой с вращающимся зеркалом в процессе соударения с пластиной из катаной гомогенизированной броневой стали, которой сообщалась скорость 710 м/с. На рис. 3.22 представлены результаты для сечения, расположенного на рас-
7/0 м/г Мишень ^
Экран от / осколкову/'
Л
Упругая волна
40 60 80 Перемещение, /им'
Граница поля
зрения
кинокамеры
DD
4 Экран от осколков
Рис. 3.21. Схема установки для оптической регистрации перемещения модели снаряда (а) и схематический вид получаемых на ней фотографических зависимостей пути от времени (б) [63]. 136
Г лава 2
Время, мкс
Рис. 3.22. Сравнение перемещений снаряда по результатам оптических измерений и расчета по измеренным деформациям [63].
стоянии 40 мм от носка. Результаты оптических измерений (черные точки) хорошо согласуются с результатами обработки данных о деформации стержня. Чтобы учесть ограниченную чувствительность метода, предполагалось, что измеренные деформации на 5% меньше истинных. Однако при введении 5%-ной поправки расчетная кривая сильно смещалась относительно данных, полученных с помощью скоростной киносъемки. Совпадение результатов подтверждает как точность измерения деформаций, так и надежность метода анализа результатов с помощью теории простой волны. Однако этот вывод справедлив лишь для деформаций, не превышающих 7%. В то же время деформации, измеряемые в процессе проникания, достигали гораздо больших значений, и это потребовало продолжения экспериментальных исследований при меньших скоростях соударения, когда медленно перемещающиеся уровни больших деформаций могут успеть отойти от мишени и попасть в поле зрения кинокамеры.
Ховер пришел к выводу, что для получения зависимости глубины проникания в мишень от времени необходимо совместно использовать результаты измерений на неподвижных стержнях и на неподвижных мишенях. Однако при таком подходе возникает ряд неопределенностей, главные из которых связаны со степенью достоверности экспериментальной зависимости глубины проникания в мишень от времени и переводом результатов измерений на мишени к неподвижной системе координат. Был выполнен ряд экспериментов, в которых велась оптическая регистрация лицевой и тыльной поверхностей мишени. Измерялись объемы пробоины и выпуклости на тыльной поверхности мишени, а затем с помощью теории Тейта [129-131] определялась глубина проникания, при которой начинает выпучиваться тыльная поверхность мишени.
Сечение на расстоянии 40 мм от носка модели: оптических измерений,----
і:-расчет по измеренным деформациям, •••• результаты
— расчет в предположении погрешности -5%. Проникание и пробивание твердых тел
137
По результатам этих экспериментов, данным Незервуда [ЮЗ] для мишени и результатам измерений с помощью датчиков строилась диаграмма зависимости пройденного пути от времени в неподвижной системе координат (рис. 3.23). Хотя справедливость некоторых допущений, принятых при таком подходе, не очевидна, полученная зависимость глубины проникания от времени представляется соответствующей действительности. Чтобы оценить надежность используемых методов, проводятся дополнительные эксперименты.
Незервуд [103] изучил несколько экспериментальных методов получения зависимости глубины проникания от времени для случая соударения по нормали стержней со стальными мишенями при скоростях около 1 км/с. При соударении стальных снарядов со стальными мишенями возникают трудности, связанные с измерением эрозии и скорости проникания, так как материалы обладают близкими свойствами и трудно отличить материал снаряда от материала мишени. Перед снарядом возникают высокоамплитудные волны напряжений и фронт пластических деформаций, которые оказывают влияние и на материал мишени, и на датчики. Кроме того, любое нарушение монолитности мишени может сильно повлиять на ее поведение в процессе соударения. Слоистая мишень обладает меньшей прочностью, чем сплошная той же толщины, а механизм проникания в тонкую мишень иной, чем в толстую. Тем не менее, чтобы разместить в мишени датчики, приходится так или иначе изменять ее конструкцию.
