Способ определения величины разрушающей нагрузки при откольном разрушении Советский патент 1981 года по МПК G01N3/30 

(54) СПОСОБ ОПРЕЩЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ РАЗРУШАЩЕЙ НАГРУЗКИ ПРИ ОТКОЛЬНОМ РАЗРУШЕНИИ

Изобретение относится к испытательной технике, а именно, к способам определения величины разрушанице нагрузки при ОТКОЛЬНОМ разрушении. Известен способ определения вели разрушающей нагрузки при откольном разрушении, по которому вели чину разрушающей нагрузки Gi определяют по формуле p«C(V - Vj), где Vj - скорость свободной поверхности образца в момент выхода на нее ударной волны, V - скорость свободной поверхности, соответствующая моменту откола , С - скорость звука; Р- плотность материала LM. Недостатком этого способа является неопределенность одного из параметров - скорости звука С, в качестве которого используют скорость звука в полупространстве, скорость пластической волны, либо рассчитываю ее величину в зависимости от давления. Такая неопределенность снижает точность определения величины разрушающей нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения величины разрушающей нагрузки при откольном разрушении, заключающийся в том, что нагружают образец высокоскоростным ударом пластины, вызывающим откол, непрерывно регистрируют параметры ударной волны в образце с помощью датчика давления, который устанавливают на подложке на некотором расстоянии от тыльной поверхности образца. Подложка и образец выполнены из различных материалов, а величину разрушающей нагрузки определяют по толщине отколовшейся пластины 2. Недостаток этого способа заключается в том, что толщину отколовшейся пластины определяют по достаточно громоздким формулам, что повышает трудоемкость определения разрушающей нагрузки. Кроме i-oro, расчет разрушающей нагрузки по голшийе откола производи ся Со значительной погрешностью, поскольку толщина отколовшейся пластины непостоянная из-за наличия рыхлости и трещиноватости в области откола. В процессе движения отколовшейся пластины при значительных расстояниях ее полета до соударения происходит затухание откольного импульса, вследствие чего импульс при ударе о подложку несет искаженную информацию о параметрах ударной вол в образце и разрушающей нагрузки, что снижает точность определения ра рушающей нагрузки. Цель изобретения .- повышение точ нобти и снижение трудоемкости. Указанная цель достигается.тем, что датчик давления устанавливают на подложке из того же материала, что и образец, расстояние А от него до тыльной поверхности образца выби рают из условия Л 2 Ггде V скорость тыльной поверхност образца , О - толщина пластины D - скорость ударной волны в образце5 а величину разрушающей нагрузки опр деляют как разность максимального давления, регистрируемого датчиком, и давления в точке, соответствующей отколу. На фиг. 1 показана схема реализа ции предлагаемого способа, на фиг. 2 график давления, по которому рассчи тывают разрушанлцуто нагрузку; на фиг. 3 и 4 - диаграммы волновых процессов в образце. Способ осуществляется следукацрм образом. В образце 1 создают ударом бойка 2 ударную волну, при отражении которой от тыльной поверхности 3 в образце возникает откольное разруше ние. При ударе -попьяой поверхности в образце I.возникает откольное разрушение. При ударе тыльной поверхности 3 о подложку 4, установле ную на расстоянии Дот нее, в после ней возникает ударная волна, профиль которой регистрируется датчико 84 5 давления с помощью осциллографа 6 через согласующую схему 7. По осциллограмме эксперимента (фиг.2) определяют максимальное давление Р и давление в точке излома, связанной с отколом Р, и далее рассчитьшают разрушающее напряжение по формуле f ( При отражении ударных волн 0-1 2 -1 в образце J (фиг.З) от тыльной поверхности 3 возникают две волны разгрузки 1т2 и 1-0 встречных направлений, при взаимодействии которых в образце 1 формируется область растягивающих напряжений АВСД. Под их действием при напряжении, соответствующем состоянию 3, возникает откол,, пр.авая граница которого лежит на характеристике ВС. Появление дополнительной свободной поверхности при развитии разрушения приводит к изменению характера спада давления. Поскольку имеющиеся средства измерения профиля давления ударных волн способны регистрировать лищь сжимающую нагрузку, схема опыта должна предусматривать действие лишь сжимающих напряжений в местах их установки. Если на некотором расстоянии Д от тыльной поверхности 3 расположить подложку 4 из материала образца 1, то при ударе тыльной поверхности 3 о подложку 4 образуются две волны сжатия с состоянием Г за фронтом. При выходе на эту границу той части волны разгрузки 1-0, которая прошла через область откола, давление начнет снижаться до состояния 4, а затем вследствие появления откола и образования свободной поверхности вновь возрастет до некоторой величины. Нетрудно заметить, что разность давлений в точках 1 и 4 будет в точносвеличине разрути соответствовать шающих нацряжений. Проведенный анализ показьшает, что для реализации предлагаемого способа необходимо обеспечить соударение тыльной поверхности 3 образца 1 с подложкой 4 в момент времени между t и t2, что регламентирует величину зазора соотношением О :Д 2( образом, применение одинаковых материалов образца и подложки и выбор определенного зазора между образцом и подложкой по указанному выше соотношению позволяет повысить точность определения величины разрушающей нагрузки за счет устранения неопределенности в значениях расчетных величин и снижает трудоемкость определения разрушающей нагрузки. Формула изобретения Способ определения величины разрушающей нагрузки при откольном разрушении, заключающийся в том, что нагружают .образец высокоскоростным ударом пластины, вызьюающим отко непрерьдано регистрируют параметры ударной волны в образце с помощью датчика давления, который устанавливают на подложке на некотором расстоянии от тыльной поверхности образ ца, отличающийся тем, что с целью повышения точности и снижения трудоемкости, датчик давления устанавливают на подложке из того же материала, что и образец, расстоя 8« ние Ck от него до тыльной поверхности образца выбирают из условия о 6 2сГгде / - скорость тыльной поверхности образца; толщина пластины; D - скорость ударной волны в образце;а величину разрушающей нагрузки определяют как разность максимального давления, регистрируемого датчиком, и давления в точке, соответствующей отколу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Новиков С.А. и др. Исследование разрушения стали, алюминия и меди при взрывном нагружении. Физика металлов и металловедение. Том 21, вьш. 4, 1966, с. 608. 2.Дрёмин А.И. и др. Исследование откола в воде, этиловом спирте и плексигласе. Сб. Горение и взрьш, М., Наука, 1972-, с. 569 (прототип).

V

/

(pus.4