Читать онлайн «Экспериментально-аналитические методы в задачах динамического нагружения материалов»

Г. Е. Кузьмин В. В. Пай И. В. Яковлев ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ЗАДАЧАХ ДИНАМИЧЕСКОГО НАГРУЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ Введение Исследованием поведения материалов при импульсном нагружении занимается значительное число ученых и инженеров в России и за рубежом. Внимание к этим проблемам возросло тогда, когда многие исследователи осознали, что взрыв — это не только разрушительная, но и созидательная сила, когда обнаружилось, что энергия взрыва в целом ряде технологических процессов намного эффективнее традиционных видов энергии, а во многих случаях ее применение дает неожиданные результаты. Так произошло с упрочнением и сваркой металлов взрывом, прессованием пористых материалов и т. д. С помощью взрыва удается в земных условиях разогнать частицы до метеоритных скоростей и осуществлять фазовый переход углерода в алмаз в детонационной волне. Активное внедрение взрыва более чем в два десятка технологий привело к появлению термина "взрывная обработка материалов", охватывающего все виды контролируемого использования энергии взрыва для воздействия на вещество. К настоящему времени опубликовано несколько монографий и большое число статей, посвященных в основном прикладным аспектам взрывной обработки материалов. Значительное число пионерных и последующих работ базировалось на использовании оценок основных кинематических и динамических характеристик при нагружении ударными волнами. Настоящая книга основана на результатах наших исследований процессов высокоскоростного нагружения сплошных и пористых материалов. Приводится теоретическое обоснование разработанных экспериментальных методов. С другой стороны, наши и опубликованные в литературе экспериментальные данные подтверждают адекватность развитых нами теоретических моделей. Ведущей темой книги является "электрическое измерение неэлектрических величин", таких как перемещения, скорости, давление, температура в гомогенных и гетерогенных материалах при их динамическом нагружении. Основное внимание уделяется различным вариантам реализации неодномерного нагружения, которые с математической точки зрения сводятся к задачам о плоском или осесим- метричном течении в нагружаемом материале с ударными волнами или без них. Теоретические выкладки в некоторых разделах изложены достаточно подробно с целью упростить знакомство читателя с изложенным материалом и облегчить возможность использования предлагаемых методов расчета и эксперимента. Для удобства ссылок при обсуждении ряда тем приводятся полные системы уравнений, относящихся к рассматриваемой конкретной теме, несмотря на то, что некоторые из этих уравнений уже были использованы ранее в другом контексте. В то же время, поскольку применяемые численные методы достаточно хорошо известны, то вопросы аппроксимации, устойчивости, сходимости и другие детали этих методов мы, как правило, не обсуждаем. Не описываются в тексте и не приводятся на иллюстрациях такие общие для всех экспериментов детали, как детонаторы или детонирующие шнуры, генераторы плоской детонационной волны и т.