Образец для испытания материалов ударным сжатием Советский патент 1980 года по МПК G01N1/00 G01N3/313 

1

Изобретение относится к области испытаний материалов, а именно к образцам для испытаний материалов ударным сжатием, создаваемом косой ударной волной.

Известен образец для испытания материалов ударным сжатием, выполненный цилиндрическим, ступенчатой форкы, имеющий два цилиндрических участка разного диаметра с плоскими торцами и плоской ступенькой между цилиндрическими участкс1ми, параллельной торцам 1 .

Большой тсфец служит нагружаемой поверхностью, через которую вводится в образец плоская ударная волна. В опыте регистрируется форма движущегооя меньшего торца образца. Затем расчетным путем определяют скорость звука в ударносжатом материале образца.

Недостатками образца являются большая погрешность определения скорости звука и ограниченный диапазон условий ударного сжатия, в котором возможно использование этого образца,.

Наиболее близким по техническс 1у существу к изобретению является образец для испытания материашов ударным сжатием, создаваемым косой ударной волной, выполненный в виде пакета пластин из испытуемого материала

2.

На одной из поверхностей образца

5 размещен заряд взрывчатого вещества. При взрыве листового заряда в пакет идет косая ударная волна. Под воз.действием этой волны каждый слой поворачивается на определенный угол,

10 Величина угла зависит от. толщины

слоя и от интенсивности ударной волны. Регистрируют углы поворота всех слоев и затем расчетным путем устанавливают распределение массовой

5 скоростиматериала за фронтом ударной волны.

Недостатком такой конструкции образца является малый объем получаемой в одном опыте информации, пос20 КОЛЬКУ неизвестно изменение массовой и волновой скоростей по мере продвижения волны по пакету. Это увеличивает объем испытаний.

Целью изобретения является умень25 шение объема испытаний за счет получаемого в одном опыте количества информадии о параметрах состояния материала

Это достигается тем, что края

30 .пластин с одной стороны пакета смещеиы друг относительно друга по его длине в одном направлении, образуя ступени, каждая пластина выполнена двухслойной, при этом-,толщина слоя, обращенного при испытаниях к источнику ударной волны, превышает в 20 150 раз толщину второго слоя, которая выбрана в пределах 0,1-0,3 мм. На фиг. 1 изображен описываемый образец; на фиг, 2 - схема испытания образца; на фиг. 3 - регистрируемая картина состояния образца при воздействии на него косой ударной волны.

Образец выполнен в виде пакета пластин 1 из испытуемого материала, края пластин 1 с одной стороны пакета смещены друг относительно друга по его. длине в одном направлении, образуя ступени 2,каждая пластина 1 выполнена двухслойной, при этом толщина слоя 3, обращенного при испытаниях к источнику 4 ударной волны, првышает в 20-150 раз толщину второго слоя 5, которая выбрана в пределах 0,1-0,3 мм.

Испытание образца осуществляется следующим образом.

Образец вместе с листовым зарядом взрывчатого вещества, используемш Е качестве источника 4 ударной волны, располагают между импульсным источайком б проникающего излучения и регисратором 7, При этом ось импульсного источника 6 проникающего излучения направлена вдоль,длины степеней 2 перпендикулярно направлению d распространения детонации по листовому заряду взрывчатого вещества. Инициирование листозого заряда взрывчатого вещества производится со стороны наименьшей толщины образца с помощью, инициатора 8 по линии, параллельной оси импульсного источника 6 проникаюmeio излучения. В качестве источника б может быть использована, например, импульсная рентгеновская трубка, а в качестве регистратора 7 - рантгеновска : пленка с усиливающим экраном.

Образец позволяет при одномиспытании зафиксировать угол (X поворота .каждого слоя 5 под воздействием ко-сой ударной волны, профиль g фронта косой ударной волны в образце. Ось- у направлена нешстречу направлению .d распространения детонащии, а ось х направлена.перпендикулярно оси у. Вдоль оси X отсчитьгоается толщина .

Но измеренным , углам J( поворота каждого слоя 5 рассчитывается величина массовой скорости материала во фронте ударной волны и, соответствующая определенной координате х по толщине образца:

U(X), (1)

где Dp, - скорость распространения де

тонацйи по заряду взрывчатого вещества.

Профиль L фронта ударной волны аппроксимируем 3 ависимостью

Х ау-Ъу2, (2)

5 где айв - коэффициенты, получаемые путем обработки рентгеновской пленки, В таком случае зависимость скорости ударной волны D от текущего значеQ кия X толщины образца получаем в следующем виде: -f/z

3)(х)авъ() (3)

Израссмотрения картины затухания ударной волны по мере ее распростра5 нения по материалу можно получить формулу для скорости звука С в ударно-сжатом материале:

,(4)

где - CQ - скорость звука в несжатом материале, в начальном состоянии.

По известным законам сохранения массы, импульса и энергии на фронте ударной волны по измеренным значениям волновой скорости D и соответствующей ей массовой скорости и определяем параметры, характеризующие материал в состоянии ударного сжатия: давление Р рц UD, сжатие )/J)o D(D-U) внутреннюю энергию

E E 4Kt-jr)где р

-ПЛОТНОСТЬ несжатого материала;

J5 ЕС

-плотность сжатого материала

-внутренняя энергия несжатого материала.

Таким образом экспериментально полученных значений углов (Л поворота слоев 5 и профиля g фронта ударной волны достаточно, чтобы на фронте ударной волны в любой точке х по толщине образца определить параметры ударно-сжатого материала: волновую D и массовую U скорости, давление Р, сжатие 6, внутреннюю энергию Е, скорость звука С, И весь зтот объем информации получается по результатам одного опыта, тогда как для определения каждого из этих параметров обыч.но проводят серию опытов.

Формула изобретения

Образец для испытания материалов

ударным сжатием, создаваемым косой ударной волной, выполненный в виде пакета пластин из испытуемого материала, отличающийся тем,что,

с целью уменьшения объема испытаний за счет увеличения получаемого в одном опыте количества информации о параметрах состояния материала, края пластин с одной стороны пакета смещены друг относительно друга по его дли