|
Физика
В докладе представлен обзор способов диагностирования хрупкого поведения материалов при ударном сжатии.
Волны разрушения в стеклах представляют собой пример упорядоченного катастрофического разрушения хрупких материалов при сжатии. Волна разрушения представляет собой сетку трещин, инициируемых на поверхности стекла под действием приложенного напряжения и распространяющихся в объем материала. При сохранении напряженного состояния перед волной процесс является самоподдерживающимся, подобно горению или детонации. Скорость распространения волны разрушения не связана непосредственно со сжимаемостью материала, меньше скорости звука и близка к предельной скорости роста трещин. В волне разрушения имеет место согласованное возрастание напряжения и плотности материала в соответствии с законами сохранения массы и импульса и происходит релаксация девиаторных напряжений. После прохождения волны разрушения материал полностью или почти полностью теряет сопротивление растяжению. Волны разрушения формируются при напряжениях сжатия выше некоторого порога, который можно идентифицировать как порог разрушения, и ниже предела упругости стекла. Пластические деформации подавляют растрескивание материала. В экспериментах с керамическими материалами (окись алюминия и карбид бора) и высокотвердыми монокристаллами (кварц и кремний) формирование волн разрушения не обнаружено.
Известно, что в области хрупкого разрушения предел упругости при сжатии керамик и пород сильно зависит от бокового давления, в то время как с началом пластичности эта зависимость сильно ослабевает или исчезает. Основываясь на этом факте, нами предложена методика определения характера (пластичное или хрупкое поведение) ударно-волнового сжатия высокотвердых керамик. Проведены эксперименты с образцами окиси алюминия и карбида бора. Образцы представляли собой диски с точно заданным диаметром. Контролируемое боковое давление ГПа в образцах создавалось методом горячей посадки в стальные кольца, которые изначально имели меньший внутренний диаметр, чем образцы. Наличие относительно малого бокового давления должно вызывать небольшое возрастание амплитуды предвестника в случае пластичного поведения материала и втрое больший прирост в случае хрупкого поведения. Результаты проведенных опытов недвусмысленно демонстрируют различие в реакции окиси алюминия и карбида бора на боковое давление: окись алюминия ведет себя как пластичный материал, в то время как в карбиде бора имеет место хрупкое разрушение сжатием.
Для определения условий и критериев перехода от хрупкого к пластическому деформированию высокотвердых керамик разработана методика измерений в квазисферических дивергентных ударных волнах. Разработаны генераторы квазисферических ударных волн, проведен анализ волновой динамики при ударе выпуклой пластиной и получены первые экспериментальные результаты для керамик из окиси алюминия и карбида бора.
Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции
Дата последней модификации: 06-Jul-2012 (11:52:45)