Релаксационные процессы вблизи поверхности ударного нагружения импульсным электронным пучком

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования по короткому ударному воздействию импульсного электронного пучка на алюминиевую преграду. На основе проведенных экспериментов дан анализ формирования волн напряжений вблизи нагружаемой поверхности. Показано, что формирование волн начинается не с поверхности образца, как при лазерном нагружении, а в некоторой области, определяемой глубиной пробега электронов в среде. От границы данной области начинается релаксация амплитуды волны сжатия. Установлено, что в релаксационной области происходят сильно неравновесные нестационарные процессы, которые характеризуются изменением скорости продольной волны сжатия и напряжения от некоторого значения, определяемого параметрами удара, до своего стационарного значения. Отмечено, что релаксационный процесс осуществляется одноволновым способом, несмотря на большую амплитуду напряжения, и только после его завершения происходит разделение волн на упругую часть (упругий предвестник) и пластическую часть.

Об авторах

В. А. Морозов

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: v.morozov@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. С. Иванов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: st048035@student.spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. М. Кац

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: v.kats@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Khantuleva T.A. Specific features of processes far from equilibrium // Mathematical Modeling of Shock-Wave Processes in Condensed Matter: From Statistical Thermodynamics to Control Theory. Shock Wave and High Pressure Phenomena. Springer, 2022. P. 31–63. https://doi.org/10.1007/978-981-19-2404-0_2
  2. Khantuleva T.A. The shock-induced planar wave propagation in condensed matter // Mathematical Modeling of Shock-Wave Processes in Condensed Matter. From Statistical Thermodynamics to Control Theory. Shock Wave and High Pressure Phenomena. Singapore: Springer, 2022. P. 209–249. https://doi.org/10.1007/978-981-19-2404-0_7
  3. Petrov Y.V., Utkin, A.A. Failure-delay effect under influence pulse dynamic loads // Mech. Solids. 2022. V. 57. № 1. P. 75–85. https://doi.org/10.3103/S0025654422010125 [Петров Ю.В., Уткин А.А. Эффект запаздывания разрушения при импульсных динамических нагрузках // Изв. РАН. МТТ. 2022. № 1. С. 89–102.] https://doi.org/10.31857/S0572329922010081
  4. Судьенков Ю.В., Филиппов Н.М., Ронжин О.Ф., Недбай А.И. Влияние скорости нагружения на поведение упруго-вязкопластических материалов // Письма в ЖТФ. 1980. Т. 6. № 18. С. 102–105.
  5. Судьенков Ю.В. Релаксация упругих постоянных алюминия вблизи поверхности ударного нагружения // Письма в ЖТФ. 1983. Т. 9. № 23. С. 1418–1422.
  6. Wood D. On longitudinal plane waves of elastic-plastic strain in solids // J. Appl. Mech. 1952. V. 19. № 4. P. 521–525. https://doi.org/10.1115/1.4010552
  7. Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е. Ударно-волновые явления в конденсированных средах. М.: Янус-К, 1996. 407 с.
  8. Байзаков О.Д., Морозов В. А., Судьенков Ю.В. Модель затухания упругой волны с учетом релаксационных явлений в приповерхностной зоне ударного нагружения // Газодинамика и теплообмен. Вып. 9. Динамика однородных и неоднородных сред. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1987. С. 187–191.
  9. Морозов В.А., Судьенков Ю.В. Формирование и развитие импульсных напряжений в твердых телах с учетом релаксационных явлений в приповерхностной зоне ударного нагружения // Физическая механика. Вып. 6. Динамические процессы в газах и твердых телах. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1990. С. 150–159.
  10. Мещеряков Ю.И., Морозов В.А. О взаимодействии волн сжатия, инициируемых сильноточным импульсным пучком электронов в твердых телах. // ЖТФ. 1979. Том 49. № 9. С. 1982–1986.
  11. Галиев Ш.У., Бабич Ю.Н., Жураховский С.В., Нечитайло Н.В., Ромащенко В.А. Численное моделирование волновых процессов в ограниченных средах. Киев: Наукова думка, 1989. 200 с.
  12. Канель Г.И. Ударные волны в физике твердого тела. М.: Физматлит, 2018. 208 с.
  13. Oswald R.B., Mc.Lean F.B., Schalhorn D.R., Buxton L.D. One‐dimensional thermoelastic response of solids to pulsed energy deposition. // J. Appl. Phys. 1971. V. 42. № 9. P. 3463–3473. https://doi.org/10.1063/1.1660755
  14. Morozov V.A., Bogatko V.I. Elastoplastic wave formation in a near-surface region under short-term loading // Dokl. Phys. 2008. V. 53 № 8. P. 462–465. https://doi.org/10.1134/S1028335808080144 = Морозов В.А., Богатко В.И. Формирование упругопластической волны в приповерхностной области при кратковременном нагружении // Доклады академии наук. 2008. Том 421. № 6. С. 765–768.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Формирование импульсов напряжения. 1 – начальные напряжения, 2 – полуволна, идущая в глубь материала, 3 – полуволна, идущая к свободной поверхности, 4 – отраженная волна, 5 – суперпозиция волн

Скачать (48KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сформировавшиеся импульсы напряжения. 1 – импульс сжатия, 2 – импульс растяжения

Скачать (38KB)
Метаданные
4. Рис. 3. 1 – вакуумная камера, 2 – высоковольтный ввод, 3 – катод, 4 – образец, 5 – измеритель тока (пояс Роговского), 6 – пьезодатчик

Скачать (95KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Характерная осциллограмма импульса тока пучка I (отн. ед.) и импульса напряжения сжатия σ (отн. ед) (время t в нс)

Скачать (82KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение скорости распространения импульса напряжения v(t) (м/с), изменение координаты x(t) (мм), зависимость x(t) = ct (время t в нс)

Скачать (80KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изменение амплитуды импульса напряжения сжатия (МПа) от координаты (мм)

Скачать (43KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024