Образец для испытания пористых материалов ударным сжатием

Изобретение относится к области испытаний материалов, а именно к образцам для испытаний пористых материалов ударным сжатием. Образец для испытания пористых материалов ударным сжатием выполнен в виде диска с плоскими параллельными основаниями и конической боковой поверхностью. Диаметры оснований диска относятся как (7-8):1. Толщина образца составляет величину (0,15-0,2) диаметра большего основания. Изобретение позволяет уменьшить объем испытаний за счет получения в одном опыте точной информации о параметрах состояния материала. 2 ил.

 

Изобретение относится к области испытаний материалов, а именно к образам для испытаний пористых материалов ударным сжатием.

Известен образец для испытания материалов, выполненный в виде диска с прорезями [1]. Однако во время нагружения этого образца ударной волной из-за прорезей и отверстий искажается поле прохождения ударной волны через толщину образца.

Известны образцы для испытания материалов ударным сжатием, создаваемым косой ударной волной, выполненные в виде пакета пластин из испытуемого материала [2, 3]. Однако такие образцы из пористых материалов либо неприменимы, либо дают слишком большую погрешность при диагностике параметров ударно-сжатого состояния.

Известен образец для испытания материалов ударным сжатием, выполненный цилиндрическим, ступенчатой формы, имеющий два цилиндрических участка разного диаметра с плоскими торцами и плоской ступенькой между цилиндрическими участками, параллельной торцам [4]. Большой торец служит нагружаемой поверхностью через которую вводится в образец плоская ударная волна. В опыте регистрируются форма движущегося меньшего торца образца. Затем расчетным путем определяют скорость звука в ударно-сжатом материале образца. Недостатками образца являются большая погрешность определения скорости звука и ограниченный диапазон условий ударного сжатия, в котором возможно испытание этого образца.

Известен образец, выполненный в виде гладкого диска [5]. Однако его применение для испытания пористых материалов приводит к большим погрешностям определения параметров ударно-сжатого материала, вследствие искажения фронта ударной волны разгрузкой, распространяющейся с боковой поверхности диска.

Наиболее близким по техническому существу к изобретению является образец для испытания материалов ударным сжатием, выполненный в виде диска с плоскими параллельными основаниями и имеющий коническую боковую поверхность, образующую с большим основанием диска угол 40-45° [6]. Однако его применение для испытания пористых образцов приводит к значительной погрешности параметров состояния ударно-сжатого пористого материала и, как следствие, к увеличению числа испытаний.

Техническим результатом изобретения является уменьшение объема испытаний за счет получения в одном опыте точной информации о параметрах состояния материала.

На фиг.1 показан образец в виде диска (3) для испытания пористых материалов: 1 - большее основание; 2 - скос, расположенный под углом α=6-8° к большему основанию. Этот угол обеспечивается заданием соотношения диаметров оснований как (7-8):1 и отношение диаметра большего основания диска к его толщине 5-6.

Технический результат достигается тем, что образец для испытания пористых материалов ударным сжатием выполнен в виде диска (3) с плоскими параллельными основаниями и конической боковой поверхностью, при этом диаметры большого (1) и малого оснований (4) диска (3) относятся как (7-8):1, а толщина диска (3) составляет величину 0,15-0,20 диаметра большего основания (1) диска (3).

При испытании плоская ударная волна воздействует на малое основание (4) образца (3) и проходит в образец. Если бы образец (диск) имел бы цилиндрическую форму (пунктир на фиг.2), то по мере распространения ударной волны с боковой поверхности вглубь образца распространялась бы разгрузка, волна разрежения. Ее влияние приводит к тому, что в области, охваченной боковой разгрузкой, фронт ударной волны замедляется. В результате в этой области фронт искривляется. Величину области, охваченной боковой разгрузкой, характеризуют углом γ - боковой разгрузки. Для сплошных материалов значение γ не превышает 39° [7]. Для пористых материалов значение у изменяется от 82° (при сжатии этих материалов слабыми ударными волнами с малой амплитудой) до 35°16' (при сжатии сильными ударными волнами с большой амплитудой) [8]. При обеспечении указанных выше геометрических размеров образца пористого материала сохраняется неискаженный плоский фронт ударной волны во время всего процесса ее распространения по толщине образца, т.к. при этом исключается влияние боковой разгрузки и параметры фронта волны постоянны и одинаковы по всем сечениям образца.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР на изобретение №415546, кл. G 01 N 1/28, 1975.

2. Г.В.Злыгостев и др. Параметры неодномерных ударных волн в алюминии. // Прикладная механика и техническая физика. - 1971, №4, с.148-152.

3. Авторское свидетельство СССР на изобретение №748172, кл. G 01 N 1/28//G 01 N 3/30, 1980.

4. Я.Б.Зельдович, Ю.П. Райзер. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. - М.: Наука, 1966, с.581-582.

5. J. John Taylor. Resudual Temperature of Shocked Copper. // Journal of Applied Physics - 1963, v. 34, №9 - p. 2727.

6. Авторское свидетельство СССР на изобретение №619822, кл.G 01 N 1/28 // G 01 N 3/30, 1978 (прототип).

7. А.П. Рыбаков. Скорость звука в ударно-сжатых твердых телах. Сплошное вещество // Физика горения и взрыва, 1978, т.14, в.1, с.109-113.

8. А.П. Рыбаков. Скорость звука в ударно-сжатых твердых телах. Пористое вещество // Физика горения и взрыва, 1978, т.14, №2, с.118-120.

Образец для испытания пористых материалов ударным сжатием, выполненный в виде диска с плоскими параллельными основаниями и конической боковой поверхностью, отличающийся тем, что диаметры оснований относятся как (7÷8):1, а толщина образца составляет величину 0,15÷0,2 диаметра большого основания.