Высокоскоростном деформировании

наблюдаемые в виде пересекающихся полос скольжения. Эти участки характеризуются максимальным упрочнением, о чем свидетельствует кривая распределения микротвердости (см. рис. 2). При удалении на 1 мм от границы раздела слоев в стали Ст. 3 обнаруживаются длинные полосы, являющиеся, по-видимому, двойниковыми образованиями, характерными для высокоскоростной деформации материалов с ОЦК-решеткой [2].

Распределение микротвердости по толщине плакирующего медного слоя (см. рис. 2) указывает на равномерность наклепа * в меди. Микроструктура меди после прохождения ударной волны в процессе сварки взрывом характеризуется сильной блочностью, наличием сдвиговых явлений и двойников высокоскоростной деформации. Однако детально идентифицировать структуру весьма затруднительно.

позиций. Испытания проводились на образцах трехслойных материалов, которые получали одним из методов высокоскоростной деформации с последующей прокаткой в лист заданной толщины (см. таблицу).

Применение установок ИМАШ-5С-65 в исследовательской практике позволило при использовании различных методик экспериментирования изучить целый комплекс металловедческих вопросов, обеспечивающих решение ряда актуальных проблем современного металловедения. Сведения о таких работах содержатся, в частности, в сборниках [48—51], составленных по материалам научно-технических совещаний по высокотемпературной металлографии, тепловой микроскопии и высокоскоростной деформации, систематически проводимых Институтом машиноведения в течение последнего десятилетия.

Сравнение типичных деформационных микрорельефов, возникающих в зоне сопряжения слоев биметалла СтЗ -f X18H10T, позволяет отметить, что микроструктурные особенности двухслойной стали, изготовленной с использованием высокоскоростной деформации, оказывают существенное влияние на механизм деформации композиции. Изменение деформационного микрорельефа, отражающее характер механизма деформации биметалла, должно быть связано с изменением уровня прочностных и пластических свойств биметаллического соединения.

При значительной величине предварительной высокоскоростной деформации

Исследование процессов высокоскоростного деформирования, характерного для импульсного приложения нагрузки, представляет большой интерес в связи с разработкой общей теории поведения материалов под нагрузкой с учетом его реологических свойств [229] — основной проблемы механики твердого деформируемого тела, а также в связи с решением ряда задач, непосредственно не связанных с импульсным нагружением, в которых существенное значение имеет процесс высокоскоростной деформации в областях ее локализации, обусловленной концентрацией напряжений в выточках, надрезах, устье распространяющейся по материалу трещины [220].

метров в секунду [209], полученные экспериментальные данные по величине предела текучести соответствуют сравнительно низким скоростям деформации, что связано с проявлением процессов высокоскоростной деформации только в начальный период деформирования в области, прилегающей к поверхности соударения, а при удалении от этой поверхности (где регистрируется амплитуда упругой нагрузки) фронт волны размывается и скорость деформации быстро снижается. Нарушение одноос-ности напряженного состояния материала стержня в процессе деформации с высокой скоростью в продольных волнах нагрузки, вызванное эффектами радиальной инерции, ограничивает допустимый диапазон исследуемых скоростей. Не имеет ограничений по скорости метод экспериментального определения предела текучести по амплитуде упругого предвесника плоской упруго-пластической волны. Такие исследования связаны с проведением уникальных экспериментов с регистрацией профиля волны при удалении порядка 1 мм (для металлов) от поверхности соударения.

В зависимости от температурно-силового режима нагруже-БИЯ движение линейных и точечных дефектов вносит различный вклад в процесс пластической деформации, и его анализ требует совместного рассмотрения диффузионного и дислокационного механизмов деформации. В дальнейшем ограничимся рассмотрением дислокационной модели, которая, по данным работ [324, 362 — 364, 441], контролирует процесс высокоскоростной деформации в металлах и широко используется для расчета кинетики деформирования материала в волнах нагрузки [180]. Исследование волновых явлений в свою очередь позволяет оценить значения параметров дислокационной структуры [325].

Термоактивируемые процессы являются основным механизмом деформации и разрушения твердых тел в кинетических теориях прочности [34, 231]. При высокоскоростной деформации они действуют наряду с другими процессами и являются определяющими [410] при определенных режимах нагружения.

В металлах структурное состояние определяется размерами зерен, блоков и других параметров микроструктуры и плотностью дефектов кристаллической решетки — линейных, точечных и т. д. При высокоскоростной деформации, контролируемой динамикой дислокаций, структурное состояние материала достаточно полно может быть охарактеризовано плотностью дислокаций и концентрацией дефектов различной физической природы на пути их движения. Обычно принимается, что с ростом пластической деформации возрастает плотность дислокаций,, изменяясь от начальной плотности L0 до величины L=L0f(en). Функция размножения чаще всего аппроксимируется линейной или степенной зависимостью (для области малых степеней деформации) f(en) = l + aien*«, где а\ и Х1. — постоянные, характеризующие материал.

Привлечение для анализа волновых процессов численных методов расчета на основе априорной модели материала [165, 249, 383], реализация режима нагружения материала, определяемого кинетикой деформирования и изменяющегося при распространении волны, недостаточно яркое проявление реологических характеристик материала на конфигурации фронта [301] существенно затрудняют исследование поведения материала при высокоскоростном деформировании путем изучения закономерностей распространения упруго-пластических волн.

Существенные затруднения, возникающие при исследованиях с высокими скоростями деформации и обусловленные необходимостью сохранения равномерного деформирования по длине рабочей'части образца и одноосности его напряженного состояния как основных условий получения достоверной информации в квазистатических испытаниях, являются основной причиной недостаточного объема имеющихся экспериментальных данных о высокоскоростном деформировании материалов. Ограничения длины и диаметра образца, необходимые для обеспечения равномерности его деформирования, определяются условиями (2.8) и (2.9). Невыполнение этих условий при высоких скоростях деформирования снижает достоверность экспериментальных результатов и может привести к количественному и качественному искажению зависимости характеристик прочности и пластичности от скорости деформации. Несоблюдение ограничений на предельные размеры рабочей части образца (из конструктивных соображений) ограничивает результаты высокоскоростных испытаний получением только качественной информации о влиянии скорости деформирования на механические характеристики материала, тем более что нагрузка регистрируется по деформации динамометра в упругой волне с искажением, вызванным дисперсией волны при ее распространении.

4. Коэффициент вязкости металлов при высокоскоростном деформировании

4. Коэффициент вязкости металлов при высокоскоростном деформировании................130

вает произойти, процесс идет адиабатически и приводит к весьма значительному местному повышению темп-ры. При высокоскоростном деформировании стали, напр, при ударе снаряда в броню, местный разогрев достигает 900° и более, происходит образование аустенита, претерпевающего при последующем охлаждении (достаточно быстром — в окружающий металл) мартен-ситное превращение. На рис. 2 показаны

6.1.2. Уравнение состояния при высокоскоростном деформировании и фронт ударной волны

6.1.2. Уравнение состояния при высокоскоростном деформировании и фронт ударной волны ........ 154

ном движении трещины в листе из упрочняющегося металла. В расчете используется диаграмма о, - е/; получаемая при высокоскоростном деформировании металла. Решение задачи дает распределение всех компонентов пластической деформации при разрушении металла, но оно не содержит предельного уровня разрушающей деформации, который может быть найден только экспериментально. Для этого после разрушения листового металла проводятся измерения толщины листа в сечении поперек трещины. Строится эпюра пластических деформаций е в зависимости от координаты поперек трещины. Экспериментальная и расчетная эпюры EZ совмещаются с выполнением условия наименьшего отклонения. Находится таким образом масштаб расчетной эпюры, что позволяет найти полную работу пластической деформации с учетом сдвига.

Поведение конструкционных материалов при высокоскоростном деформировании интенсивно изучается в СССР и за рубежом примерно с 50-х годов. За время, прошедшее после выхода в свет известной монографии Дж. С. Райнхарта и Дж. Пирсона «Поведение металлов при импульсных нагрузках» (1958 г.), неизмеримо расширилось понимание физических процессов, происходящих в твердых телах при воздействии на них ударных волн и волн разрежения, которое является основным экспериментальным способом реализации условий высокоскоростного деформирования.

разогрева (сплошная), которое можно объяснить особенностями процессов деформирования металла при этих видах нагружения. В случае ударно-волнового нагружения ударный фронт порождает дефекты структуры (дислокации), что увеличивает скорость образования термофлуктуационных разрывов межатомных связей за счет локального характера диссипации энергии при высокоскоростном деформировании металла [60]. Учет локального характера диссипации энергии существен при ударном нагружении. Данное обстоятельство должно сближать зависимости 02oTK = /(lgio) » суб-микросекундном диапазоне в режиме-быстрого объемного разогрева и при соударении пластин.

Наличие у металлов прочностных' свойств существенно влияет на их поведение в динамических процессах. Вещество ведет себя упруго при высокоскоростном деформировании в ударных волнах до тех пор, пока разность главных напряжений не превосходит ди-