автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Экспериментальное исследование и расчет скоростного нормирования элементов конструкций и материалов

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАШИНОБУДУВАННЯ імені А.М. ПІДГОРНОГО

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА РОЗРАХУНОК ШВИДКІСНОГО ДЕФОРМУВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ КОНСТРУКЦІЙ І МАТЕРІАЛІВ .

05.02.09 - Динаміка та міцність машин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук •

ОД

Ярещенко Володимир Григорович

УДК 539.3

Хурми - І‘>98

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі нестаціонарних*механічних процесів Інституту проблем

машинобудування ім.А.М.Підгорного НАН України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Колодяжний Анатолій Вікторович Інститут проблем машинобудування ім.А.М.Підгорног о

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Провідна установа: Інститут проблем міцності НАН України, відділ міцності ' та руйнування за умов ударного і імпульсного

навантаження, м. Київ.

Захист відбудеться 40грудня і998а о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.180.01 в Інституті проблем машинобудування ім.А.М.Підгорного НАН України за адресою: 310046, Харків-46, вул.Дм.Пожарського 2/10.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту проблем машинобудування ім. А.М.Підгорного НАН України, за адресою: 310046, Харків-46, вул.Дм.Пожарського, 2/10. .

Автореферат розісланий «і »¿Т-уі998 р.

НАН Украіни, провідний науковий співробітник

Ващенко Олександр Петрович

Управління гуманітарної політики адміністрації

Президента України, головний консультант;

• кандидат технічних наук, доцент Григорянц Микола Михайлович,

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, професор кафедри будівельної механіки

Вчений секретар спеціалізованої вченої ра кандидат технічних наук

Зайцев Б.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

э ' ' * '

. Актуальність теми. В сучасній техніці для широкого кола машин та інструкцій ударно-імпульсні навантаження можуть бути або експлуатаційними, Зо екстремальними. При таких навантаженнях питання оцінки та забезпечення іцності конструкційних елементів - балок, пластин, оболонок - обумовлюють іужбові характеристики машин, такі як надійність, довговічність, несуча цбність та ін. Основою для вирішення цих завдань є оцінка поведінки та іпружено-деформованого стану (НДС) конструкційних елементів за -‘стаціонарного деформування в пружній та пружиопластичній області, иіначальні методи при проведенні цих досліджень - експериментальні методи »слідження швидкісних процесів деформування, аналітичні та чисельні методи галізації математичних моделей процесів деформування елементів машин.

Чисельні методи - кінцево-різницеві, хараитеристико-різницеві, нцевоелементні та ін. - дають можливість розрахунку досить складних інструкцій в машинобудуванні. Однак, при цьому стають актуальними питання ідвищення їх вірогідності та оперативності.

Тому зростає актуальність експериментальних методів дослідження, а також збудови інженерних методів розв'язання аналогічних задач, що грунтуються на льш простих моделях, але враховують основні особливості фізичних процесів і, іким чином, зберігають адекватність цим процесам.

Дисертаційна робота виконана у відділі нестаціонарних механічних роцесів інституту проблем машинобудування ім А.М. Підгорного НАН України період 1988-1998 рр. Виконання роботи було пов'язане з бюджетними темами ^ 173 - «Створення методів та технічних засобів вирішення проблем динамічної іцності та діагностики механічного стану елементів енергетичних установок» юстанова Президії НАН України за №7 від 24.12.92 р.) та №216 - «Розвиток аукових основ та засобів аналізу вимірювання динамічного напружено-;формованого стану елементів енергетичного обладнання в жорстких режимах <сплуатації»(рішення ВФТПЕ від 13.02.97 р.).

Мета роботи: .

-розробка методики та засобів експериментального дослідження динамічних ;формаційно-міинісних характеристик конструкційних матеріалів;

-дослідження нестаціонарного деформування нружнопластичних балок, ‘ШІндричних оболонок, багатошарових пластин та інших консгрукиіннігс ісментів при імпульсному навантаженні на основі методу пружних розв'язків ) захуванням реальних деформапійно-міинісних характеристик- матеріалу, іержаннч п умовах швидкісного деформування, а також складного характеру інашаженнм

Наукова новизна роботи:

- розроблено стендове обладнання для вивчення швидкісного ударного навантаження конструктивних елементів, яке забезпечує стабільність заданих режимів швидкісного деформування зразків при випробуваннях;

- розроблено методики і засоби реєстрації параметрів, що викликають та супроводжують швидкісне деформування;

- розроблена методика побудування дійсних динамічних діаграм зміцнення матеріалів при швидкісному деформуванні лінійних та кільцевих зразків в діапазоні швидкостей деформування до 101 с'1 та одержана їх аналітична апроксимація, зручна для застосування в аналітико-чисельних розрахунках;

- розроблена математична модель швидкісного пружнопластичного деформування балок та циліндричних оболонок та методика її реалізації на основі варіанта методу пружних розв'язків - методу фіктивних навантажень;

- експериментально доведена висока адекватність математичної моделі ударної взаємодії пружної кулі з багатошаровою пружною панеллю з урахуванням обтиснення прошарків по товщині.

Достовірність розроблених методик розрахунку підтверджується порівнянням одержаних чисельних результатів з результатами експерименту та результатами розрахунків, що існують в літературі по швидкісному деформуванню пружнопластичного плоского прошарку.

Практична цінність роботи полягає в розробці та застосуванні методик експериментального визначення параметрів пружнопластичного деформування елементів конструкцій та матеріалів у практичних цілях, а також у побудові інженерного методу розрахунку швидкісного пружнопластичного деформування балок та циліндричних оболонок відповідно до керованого поділу конструкційних елементів з використанням концентраторів та локального імпульсного навантаження у зоні концентратора.

Апробація роботи. Основні матеріали роботи доповідались:

- на УШ всесоюзному симпозіумі "Проблемы автоматизации в прочностном эксперименте", 1990 р., м.Новосибірськ;

- на ХУІ міжнародній конференції по теорії оболонок та пластин, 1993 р.,

м.Нижній Новгород. •

- на міжнародній науково-технічній конференції «Современные приборы, материалы и технологии для технической диагностики и неразрушающего контроля промышленного оборудования. Элементная база и комплеетующие для приборов НК. Подготовка специалистов в сфере неразрушающего контроля и технической диагностики», 1998 р., м.Харків.'

Публікації. Зміст робота опубліковано у шести статтях.

Особистий внесок автора полягає у розробленні узагальнення білінійної залежності «напруження-деформація» з урахуванням швидкості на випадок

з

юлілінійної залежності, отриманні виразів згинальних моментів для полілінійноі алежності, розробці експериментального визначення сталих для швидкісної алежності міцнісних параметрів [1,6], розробці методики швидкісних имірювань деформування кільцевих та лінійних зразків, системи вимірювання івидкості ударника та радіальних зміщень кільцевих зразків, технічного та рограмного забезпечення вимірювання, реєстрації і обробки результатів апробувань лінійних і кільцевих зразків [2,4,5], розробці методики і техніки ипробувань багатошарових панелей оскління, проведенні тензометрування араметрів міцнісного стану панелей оскління, перевірці адекватності атематичних моделей [3].

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох озділів, висновків та списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації істить 126 сторінок, серед них 102 сторінки тексту, 28 рисунків, 4 таблиці та 137 зйменуваннь літератури.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі наведено аналіз стану експериментальних та єретичних робіт в області швидкісного пружнопластичного деформування жструкційних елементів машин та динамічних випробувань конструкційних »теріалів.

області швидкісного деформування конструкційних елементів (в шшнобудуванні) та заготовок (в обробці матеріалів імпульсним тиском) більше аги приділяється експериментальним дослідженням як для оцінки иапружено-формованого стану та кінематичних параметрів, так і для одержання значальних співвідношень швидкісного пластичного деформування матеріалів, ушкий внесок у цьому напряму зроблено М.С.Альтшуллером, В.Бріджменом, Р.А Васіним, О.П.Ващенком, В.В.ВІкторовим, Н.Джонсоном,

А.Златіним, В.Ґ.Кліменком, А.В.Колодяжним, Г Л Корніловим, Л.Крушкой, С Ленським, Г.В.Степановым та ін.

Ними розроблені методики динамічних випробувань матеріалів у широкому іпаїоні швидкостей деформації (10-10* с'1 ), але великий розбіг даних, ;ржуваних за випробуванням одних і тих же матеріалів, погребуе подальшого зсконалення методик випробувань, а також створення випробувальних методик ї швидкостей деформації до 10*’ с'1. •

Теоретичні метоли дослідження поведінки та швидкісного пластичного [гармування балок, пластин та циліндричних оболонок при їх осесиметричному іульсному навантаженні досліджувались в роботах радянських вчених Ьаженов.т, І.Л.Ьіріера, Л С.Вольміра, Ш.У.Гплива, М П.Галіна. ІЛ.Діковнча,

ВД.Дресвяникова, А.А.Ільюшина, В.Н.Кукуджанова, . Ю.Г.Коротких П.М.Огібалова, Ю.Н.Роботнова, А.Р.Ржаницина, Х.А.Рахматуліна, А.С.Сахаровг Л.І.Слепяна, А.П.ФІліппова, Г.С.Шапіро, та ряду інших, а також в робота закордонних вчених С.Боднера, Г.Гопкінса, В.Гольдсміта, Н.Кристеску, З.Мрузг

В.Новацького, В.Ольшака, П.Пежини, ВЛерроне, В.Прагера, А.Савчукг П.Саймондса, Е.УІтмера fa ін. ,

. Результатом роботи цих вчених стало створення математичних- моделе різних рівнів складності, адекватних процесам швидкісного деформуванн конструкційних елементів в різних умовах навантаження та розробка методів і реалізації. Аналіз теоретичних робіт в цій області показує, що опи нестаціонарних процесів деформування конструкційних елементів на осної моделі суцільного пружнопластичного середовища застосовується навіть поєднанні з методом кінцевих різниць або методом кінцевих елементів лише д об’єктів простої геометрії, а використання жорсткопластичної моделі динамічних задачах спотворює поле Швидкостей та дає розходження експериментом в межах 20...70 %.

Проведений аналіз експериментальних та теоретичних робіт в галу: швидкісного пружнопластичного деформування конструкційних елементів т матеріалів дозволив з’ясувати, що актуальним питанням в цій області є створена методик та проведення експериментального дослідження швидкісног деформування деталей машин та матеріалів, а також розробка досить прости розрахункових методів, що враховують як пружне, так і пл^ртичне деформуванн

і адекватно описують фізичні процеси при швидкісному деформували стрижньовнх і тонкостінних елементів конструкцій. Цим визначені задач досліджень у даній дисертаційній роботі,

У другому розділі викладається методика експериментальних досліджен швидкісного деформування різноманітних конструкційних елементів. Даєтьс опис стендового обладнання та засобів вимірювання для дослідженн високошвидкісних процесів деформування механічних систем. .

Для вирішення такого класу задач був використаний багатоканальниі широкосмуговий тензометричний комплекс для експериментального дослідженн високошвидкісних ударних взаємодій, що вміщує в себе таке обладнання т прилади:

- пневматична розгінна установка;

- пневматичний копер; ,

- вимірювальний комплекс;

- блок обробки інформації.

Пневматична розгінна установка дозволяє створити кінематичні т енергетичні умови високошвидкісного деформування циліндричних оболонок

пластин та кільцевих зразків. .

Високошвидкісн» деформування кільцевих та трубчатих зразків здійснюється за допомогою пристрою, показаного на рис. 1. Він перетворює через еластичний заповнювач (4) кінетичну енергію снаряду, що діє у осьовому напрямку до заповнювача, в роботу пружнопластичного деформування кільцевого зразка (5) при його радіальному розширенні.

Рис.1 - Пристосування для випробовування кільцевих зразків

1 - корпус; 2 - проміжне кільце; 3 - ударник; 4 - еластичний заповнювач; 5- кільцевий зразок; 6 - датчик деформації; 7-датчик зміщення.

Колові та меридіональні деформації кільцевого зразка і вимірюються малабазовими • тензорезисторами типу КФ-4 ПО «Вєда», а швидкості деформування визначаються методом числового диференціювання.

Прискорення та перенавантаження вимірюються акселерометрами АВС-034 виробництва львівського заводу «Біофізприлад» в діапазоні до 10000g.

* Для вимірювання малих переміщень зразків в радіальному напрямку використовуються безконтактні датчики зміщення струмовихрового типу у вигляді плоскої спіралі.

Аналого-цифровий вимірювальний комплекс складається з широкосмугової тензопідсилювальної станції ШТС-6, калібрувального пристрою, аналового осцилографа, блока аналого-цифрового перетворювання та пристрою сполучення з ПЕОМ.

Як пристрій для обробоки інформації використовується Іб'розрялнмп комп'ютер IBM PC/AT. Він виконує такі функції:

-зчитування інформації при досліджуванні швидкоплинучих процесів з аналогово-цифрового перетворювача;

-запис цієї інформації на магнітні носії;

-обробка інформації за заданим алгоритмом; .

-видача інформації на периферійні пристрої (дисплей, принтер) у вигляді, зручному для сприйняття (графіки, схеми,таблиці).

Операції по обробці інформації здійснюються за допомогою пакета спеціально розроблених прикладних РОЯШАК та СІ - програм.

Типова осцилограма, одержана за допомогою комплексу при вимірюванні НДС товстостінної оболонки за внутрішнього імпульсного навантаження, одержана при випробуваннях, наведена на рис. 2.

Дефорн., *Ю'5

Викладена вище методика експериментального дослідження швидкісного деформування конструкційних елементів та матеріалів придатна для вивчення осесиметричного деформування циліндричних оболонок при розподіленому та локальному імпульсному навантаженні тиском, для визначення динамічних деформаційно-міцніснмх характеристик матеріалів при випробовуваннях лінійннх та кільцевих зразків, а також в інших випадках, повязанних з реєстрацією параметрів при швидкісному деформуванні конструкційних елементів.

Наводиться методика визначеній динамічних деформаційно-міцнісних характеристик конструкційних матеріалів в умовах квазістатичних випробувань

при ударно-імпульсному навантаженні лінійних та кільцевих зразків. .

Визначення динамічних деформаційно-міцнісних характеристик матеріалів в умовах квазістатичних випробувань проводилось, виходячи з таких залежностей:

I. Для лінійних зразків •

1) напруження

сг/(дг І, <ИЯ/( 1 -М2)]* {е*(-*2,М2)->-ЦЄ0(.*2>М2)]

♦^/ДоЛ^Ко/Ярой], (1)

де Е, ц - пружні характеристики матеріалу штанги - динамометра; є*, Єд - деформації штанги-динамометра;

Съ, С\ш- швидкість звуку в матеріалі зразка та штанги;

Ио - швидкість ударника; ¥

/роб - довжина робочої частини зразка; .

Ям- радіус штанги-динамометра; і?ор - радіус зразка;

2) деформації: ‘

- розрахункові

■ єхр =(с&М)* Де (¿г/Ж)= У0 //раз;

; - ті, що експериментально визначаються:

а) для малих пружнопластичних деформацій (є < 0,05)

є/= ехр(хі,0; •

б) для великих пластичних деформацій

єхр=1п[((7х(хі;/)- их(хґШуІ))/ Дх],

де і их(Хі ,7) - подовження робочої частини зразка.

II. Для кільцевих зразків

1) напруження ‘

ст<ір={[2/,о(Й ,0 - роСоІІ^ск^ЩИ ,01-р.М 1 -єх(/?,0](/е«*

(Яок/5ок)*[1+Єв(« >0ИНЄх(Й ,^С0(Й ,1)1 (2)

де Рп- тиск на поверхні кільцевого зразка;

ро, ('о - щільність матеріалу передаючого середовища та швидкість звук)'

у ньому;

/?ок - початковий радіус зразка; єх, Єє - деформації зразка;

2) деформації:

а) для малих пружнопластичних деформацій •

євр=Є9р(хь 0;

б) для великих пластичних деформацій

Є0Р=1П[И'(Д'Ь/У(Яо+ wCxbO)], де - радіальне переміщення зразка, що вимірюється.

На рис.З наведена осцилограма реєстрації деформацій у штанзі-динамометрі та на рис.4 - пластична деформація з робочої частини лінійного зразка з матеріалу АМГ-6 за його ударного розтягнення з початковою швидкістю 18 м/с (середня розрахункова швидкість деформації З*103 с'1).

За постійної швидкості розтягнення зразка деформація у напрямку головного напруження E=(ck/di)o*l (dddt=GOüst) і напруження, визначені по (1) або (2), дають дійсну діаграму деформування матеріалу (при виключенні часу як параметру). .

Однак, з осцилограми є*р(<) випливає, що в початковий період швидкість деформації ck/di - 2,1 ♦ІО3 с1 , тобто динамічна границя плинності атт1 та границя міцності матеріалу ствдап! визначаються в одному експерименті за різних швидкостей деформації і, відповідно, не можуть бути визначені тільки за показаннями пггаягй-динамомеїра та розрахункової середньої швидкості деформації.

Тобто при змінній швидкості деформації для иобудови дійсної діаграми деформування «<т-є» необхідно при виключенні часу відносити мттєве значення <jj(<i) та Єі(/і) до відповідної площини dz/dt=cawt. Це суттєво для випробувань при розширенні кільцевих зразків зі змінною швидкістю. Для ударного розтягання лінійних зразків, за винятком початкової зони (де визначається динамічна межа плинності от®*1),' швидкість деформування далі скрізь постійна і дорівнює середній розрахунковій з урахуванням зсуву

• осцилограми у часі.

Деформ.*10‘6

Рис.З - Осцилограма реєстрації деформацій у Штанзі-динамометрі

Рис.4 -Пластична деформація з робочої частини лінійного зразка з матеріалу АМГ-б

Для перевірки можливості застосування розробленої математичної моде керованого розтину оболонкових конструкцій з використанням линійни концентраторів та локального імпульсного тиску було проведено ря експериментів. За імпульсного навантаження панелей з криволінійни концентратором було з’ясовано, що характер НДС практично не залежить ві радіусу кривини панелі та лінії концентратора, і в зоні активного деформували біля нього виконуються умови плоскої деформації. Це дозволило проводил подальші експерименти по дослідженню розподілу на плескатих панелях лінійним концентратором.

Для досліджень були вибрані панелі прямокутні в плані (650*300мм) та товщиною 20 і 30 мм з циліндричною та клиновою формами концентратор: глибиною 3 мм. Навантаження здійснювалося лінійною вибуховою речовиною ; вигляді смуги шириною Ь та товщиною А, прокладеною симетрично вздов: концентратора з тильного боку панелі. Для вибухового навантаженні використовувалась пластикова вибухова речовина (ВР) "сейсмопласт" : параметрами: щільність-1,6 г/см3 , швидкість детонації - 7,2 км/с. Під час проведення експериментів змінювались товщина та ширина заряду Підтьердждено наявність . оптимальних значень параметрів імпульсногс навантаження (амплітуди тиску та ширини смуги її дії відносно концентратора при якій проходить розподіл пластини). Поза цією зоною зміни параметри розподіл не проходить через гальмування магістральної тріщини у зоні стискування на тильному боці перешкоди.

На основі запропонованої інженерної методики разрахунку розподілу та проведених експериментів розроблена технологія розподілу циліндричних шарів малої та середньої товщини (ММ).01...0.1).

Далі викладаються методики: реєстрації швидкозмінного тиску газів всередині товстостінної оболонки, реєстрації параметрів підземного вибуху при розконсервації нафтових скважин, калібрування акселерометрів. ’

У третьому розділі розглядається деформування призматичних балок при їх імпульсному навантаженні. Припускається, що матеріал балки ізотропний, нестисний. До балки прикладено розподілене поперечне навантаження ц(х,(), що діс в площині вигину. Деформування балки описується рівнянням Бернуллі-Ойлера (з урахуванням інерції поперечного зміщення) та рівняннями С ИТнмошенка (з урахуванням інерції повороту нормального перетину та сил зсуву).

Рівняння руху Бернуллі-Ейлера записується так

д,А//йг1і-р/г(д2и75 /*)=■ (3)

де М * момент вигину;

р, /•'-щільність матеріалу та площа поперечного перетину балки, відповідно; и' - нормальний вигин балки.

При цьому момент вигину в області пружких деформацій через кривину х де мати вигляд

Му*ЕІх=-ЕІ(^' /дх2), (4)

де Є- модуль дружності;

/, №- момент інерції та вигин нормального перетину балки.

Момент вигину для пружногоіастячного стану на основі методу пружних ів'язків буде

Л/=Му-М5, (5)

іе Му - момент, вирахувавшій для пружного деформування без врахування

пластичності;

Мв - момент, який визначається лінійною функцією зміцнення П(Єі)=(Єі -Е5)/вц

Єі - деформація, знайдена без врахування пластичності; .

Ез - пластична деформація.

Для виявлення й подальшого аналізу вкладу інерції руху балки в динаміку іитку пластичного стану необхідно виключити з рівняння (3) переміщення и» і мати рівняння коливань балки, що виражається тільки через момент вигину, водячи подвійне диференціювання рівняння (3) по координаті х та тавляючи в нього (4), одержимо

(6)

i Р- площа нормального перетину балкя.

З врахуванням залежностей (4) і (5) рівняння руху балки в зміщеннях при її снопластичному деформуванні приймає такий вигляд

ЕІ{ІЇу*!дхі}>грР{д1ч>ІдІ1)^(х,іуІЇМь /е^-ІрГ/ЕГ) . (7)

0 V

Це рівняння відрізняється від розглянутих раніше А.П. Філіпповим та М.П. им (а також в цілому в методі пружних розв'язків) інтегральним членом у

ii частині і, в нічому, є інтегро-диференційннм. Фізичний зміст другого

12 . додатка в фіктивному навантаженні - вклад інерційних сил в розвито пластичного стану.

Аналогічно одержано рівняння руху пружнопластичної балки Тимошенка

Е1{{&Ід?У(МС^І5^)\ i(Ö5/öx2Hl/C,2Xö2''^)]^‘+pF(a2Wöi2)=

Я^Е11ЮЬ^1д^У{\1С?)^1^)](^{фд^У{\1Схг^1дЬУ^>

Шн&УІ&Ш&У (l/Ci1 C?){tfMM)\dxidxu (8 .0« .

де Cs2 = Ю/р; . .

Сі1 = £7р;

і - коефіцієнт зсуву;

G - модуль зсуву.

Воно характеризується двома інтегральними членами та тим, що отримай рівняння руху у вигляді, вираженому через хвильові оператори відносно тільк поперечного зміщення.

Рішення рівняння (7) одержано методом розкладення у ряди п координатних функціях, які є власними формами коливань пружної балки ті гюкроковим рішенням по часові.

У четвертому поздіді розглядається осесиметричне пружнопластнч» деформування тонкої циліндричної оболонки з урахуванням розтягнення j середній поверхні при довільному імпульсному навантаженні тиском.

Рівняння осесиметричного руху оболонки Кіргофа-Лява в пружній облает еквівалентні рівнянням руху балки на пружній основі з жорсткістю на вигин, щ< дорівнююс циліндричній жорсткості. Прн деформуванні оболонки в пружнії області вплив повздовжнього зусилля несуттєвий і, як правило, не враховується З урахуванням вигину та розтягнення рівняння руху пружнопластичної балки ма*

вигляд; •

• )

Ditfw/dxy(Eh/r01)w+ph(diw/3iiy^A^raWx+&WdJ, ' (9

■ де £>“Я/»3/12(1 -ц2)- циліндрична жорсткість;

Е, ц - модуль пружності і коефіцієнт Пуассона матеріалу;

h і г0 -товщина та радіус серединної поверхні оболонки, відповідно;

N% и A/s - осьове зусилля розтягнення серединної поверхні і осьовий згинальний пластичний момент, який виражається через функцію зміцнення при білінійному законі зміцнення;

q, - радіальна складова навантаження.

Рішення рівняння (9) знаходимо розкраденням в ряди по власних форма>

коливань пружної балки з таким же закріпленням країв, як у оболонки, на зразок (7). ; '

Проведено чисельниі| аналіз впливу на епюру пружнопластичних навантажень конструкційно-технологічних факторів та параметрів навантаження, а також вивчено характер Ь/ДС та розвитку пластичних зон в оболонці. Вплив деформацій розтягнення-стискування в НДС суттєво зростає при локальному імпульсному впливові.

На основі одержаних розв'язків проведено аналіз задачі керованого поділу циліндричних оболонок з використанням лінійних концентраторів та локального імпульсного навантаження оболонки вздовж концентратора з тильного боку. При цьому граничний згинальний момент визначається з відомого розв'язку задачі статичного вигину і розтягнення смути з однобоким вирізом, а діючі на нескінченності напруження - з розв’язку задачі для пружнопластичного деформування оболонки (за розподілом 2 по кільцевому концентратору) і для балки (за розподілом вздовж меридіонального концентратора). З’ясовано, що суттєву роль при розподілі оболонок грає розподіл зон розтягнення та стиску по товщині вздовж траєкторії тріщини, тобто співвідношення моментних та мембранних компонент внутрішніх зусиль. Визначено оптимальну область значень інтенсивності (за заданої ширини полоси прикладення (локалізації) імпульсного тиску), поза якою розподіл не виникає. Це зумовлено тим, що за збільшенням заряду ВР (або інтенсивності тиску) в зоні .прикладення навантаження моментні напруження перевершують розтягуючі і з боку навантаження зростає зона стиску, котра гальмує просунення магістральної тріщини від концентратора До протилежної поверхні. .

При значенні навантаження менш за Рть руйнування не відбувається, тому шо тріщини не виникає.

Для різний* товщин та -Типів ВР вираховуються оптимальні значення імпульсного навантаження. - .

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ ПО РОБОТІ

І. Розроблено методику експерименту та стендове обладнання для дослідження швидкісного пружнопластичного деформування елементів конструкцій. Стендове обладнання забезпечує режим квазістатичних випробувань за ударно-імпульсного навантаження лінійних та кільцевих зразків!

. 2. Розроблено методику визначення динамічних деформаційно-міцносних характеристик матеріалів при швидкісному деформуванні лінійних та кільцевих їразків.

3. Розроблено математичну модель нестаціонарного осесиметричного іружношіастичного деформування циліндричної оболонки з урахуванням вигину га разтягнення в серединній поверхні при локаїьному імпульсному навантаженні

'тиском.

4. Розроблено інженерну методику розрахунку параметрів НДС циліндричної оболонки і балки з концентраторами при локальному імпульсному навантаженні та проведено аналіз впливу на НДС параметрів навантаження та концентратора. З'ясовано, що при збільшенні інтенсивності локального імпульсного навантаження, що прикладене у зоні концентратора, згинальний момент зростає швидше розтягуючого зусилля, що гальмує розвиток магістральної тріщини та перешкоджує повному розподіленню шару.

На основі запропонованої інженерної методики розрахунку розподілення та проведених експериментів розроблено технологію керованого поділу циліндричних шарів малої та середньої товщини (h/R=0.01 ...0.1).

5. Розроблено рекомендації по вибору параметрів навантаження для технологій керованого поділу перешкод малої та середньої товщини з використанням лінійних концентраторів та лінійних зарядів ВР.

Основні положення дисертації викладені у таких роботах:

1. Колодяжный A.B., Чернобрывко М.В., Ярещенко В.Г. Скоростное деформирование тонкостенных конструктивных элементов// Вестник ХГПУ. -Харьков.Изд-во ХГГ1У.-1998.-Вып.11.-С.8-13.-

2. Колодяжный A.B., Ярещенко В.Г. Определение динамических деформационно-прочностных характеристик конструкционных материалов в условиях квазистатических испытаний// Вестник ХГПУ. -Харьков:Изд-во ХГІІУ,-19У8.-Вып.12.-С.109-112.

3. A.N. Shupikov, S.V. Ugrimov, A.V. Kolodiazhny, V.G. Yareschenko. Higli-order theory of maltilayer plates. The impact problem// Int. J. Solids and Structures.-1998.-Vot.35, №25, -P.3391-3403.

4. A.B. Колодяжный , В.Г. Ярещенко. Стенд для экспериментального

исследования высокоскоростных ударных взаимодействий // АН Украины Ин-т пробл. машиностроения. -Харьков, 1991. - 10 с. Деп. в ВИНИТИ 03.09.91 г, Ш626-В91. •

5. В.А. Колодяжный, В.Г. Ярещенко. Исследование передашчной характеристики токовихревых датчиков перемещений //Моск. авиац. ин-т им. С Орджоникидзе.-М. ,1991.-5с. Деп. в ВИНИТИ 19.09.91 г., №3734-В91.

6. A.B. Колодяжный, В.А. Скляр, В.Г. Ярещенко. Осесимметричное уируї ошіастическое деформирование цилиндрических оболочек с учетом изгиба и растяжения при импульсном нагружеЙии // АН Украины Ин-г пробл. машиностроения. -Харьков, 1992,- 16 с. Деп. в ВИНИТИ 16.04.92 , №1303-В92

Ярешенко В.Г. Експериментальне дослідження та розрахунок швидкісного сформування елементів конструкцій і матеріалів.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за пеціальніспо 05.02.09-динаміка та міцність машин. -Інститут проблем ашинобудування ім.А.М.Підгорного НАНУ, Харків, 1998.

Дисертацію присвячено питанням напружено-деформованого стану лементів конструкцій та матеріалів за швидкісного деформування. На основі істосування у єдиному комплексі засобів експериментального дослідження, атематичного моделювання, обробки даних було виконано широке коло робіт по {значенню їх деформаційно-міцнісних характеристик. Основний акцент було юблено на експериментальному дослідженні процесів деформування, шкодження, розподілу та руйнування матеріалів за ударно-імпульсного івантаження з використанням сучасних експериментальних методів та засобів, 'ло розроблено швидкісні випробування матеріалів з систематичним користанням метода широкосмугової елекгротензометрії для реєстрації зусиль, формацій, зміщень, тисків у передаючому середовищі і на поверхні зразків з користуванням широкосмугового тензовимірювального комплексу «Тензодін». і основі високошвидкісного деформування лінійних та кільцевих зразків було їроблено методику визначення динамічних деформаційно-міцнісних зстивостей матеріалів. Результати роботи знайшли застосування для розрахунку зактичного використання при керованому розподілі конструкційних елементів.

Ключові слова: експериментальне дослідження, деформаційно-міцнісні іаметри, конструкційні матеріали, лінійні та кільцеві зразки, ударно-імпульсне антаження, пошкодження; руйнування, розподіл.

Ярещенко В.Г. Экспериментальное исследование и расчет скоростного юрмироаания элементов конструкций и материалов.-Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по ииальиости 05.02.09-динамика и прочность машин. -Институт проблем шностроения им.А.Н.Подгорного НАНУ, Харьков, 1998.

Диссертация посвящена вопросам напряженно-деформированного ояния элементов конструкций я материалов при скоростном армировании. На основе применения в едином комплексе средств іериментального исследования, математического моделирования, обработки 1Ых был выполнен широкий круг работ по определению их деформационно-іностньїх свойств. Основной упор был сделан на экспериментальном едовании процессов деформирования, повреждения, разделения и утпения материалов при ударно-импульсном нагружении с использованием еменных экспериментальных методов и средств. Были разработаны методики эстных испытаний материалов с систематическим применением метода

широкополосной электротензометрии для регистрации усилий, деформаций, перемещений, давлений в передающей среде и на поверхности образцов с использованием широкополосного тензометрического комплекса «Тензодин». На основе высокоскоростного деформирования линейных и кольцевых образцов была разработана методика определения динамических деформационно-

прочностных свойств материалов. Результаты работы нашли применение для расчета и практического использования при управляемом разделении

конструкционных элементов. .

Ключевые слова: экспериментальное исследование, деформационно-

прочностные параметры, конструкционные материалы, линейные и кольцевые образцы, ударно-импульсное нагружение, повреждение, разрушение, разделение.

Yareschenko V.G. Experimental investigation and computation of the rate deformation of structural elements and materials.-Manuscript.

Thesis'for the candidat’s degree by speciality 05.02.09 - dynamic and strength of machines-The Institute for Problems in Machinery named by A.M.Pidgorny of NASU, Kharkov, 1998. **

The diAertation is devoted to problems of the stress-strain state of structural elements and materials under rate deformation. A wide range of works on stress-strain state has been performed by applying facilities of experemental research, mathematical modelling, date processing and representation in the aggregate. A special emphasis has been laid on the experemental study of deformation, damage, separation and fracture of materials under impact-impulse loading by applying of modern experimental methods and facilities. Rate tests of materials with the constant application of the bandwidth strain-gauge measurement methods to register forces, strain, displacements, pressure in the transmitting medium and on the surface of the spesimens applying the bandw idth strain gauge measuring-computational complex «Tenzodin» have been elaborated. Л technique of the determination of dynamical stress-strain properties of matherials ha.s been work out which based on the high-rate deformation of rod and annular specimens The results of the work has been aplied for computational analysis and practica application in controled separation of structural elements

Key words: experimental investigation, stress-strain parameters, stmctuia materials, rod and anular spesimens, impact-impulse loading, damage, fracture separation.

Відповідальний за випуск с.н.с., к.т.н. Сотріхін С.Ю.

Підп. до друку 22.І0.98 .

Формат 60 х 90,1/16. Папір друк. №3 Умови, друк. арк. 1,0. Обл.-вид. арк. 0,96 Тнраж 100 прим. Зам. №131

Ротапринт Інституту проблем машинобудування імені А.М. ГІідгорного НАН України,

310046, м. Харків, пул. Дм. Пожарського, 2/10.