ebook Wykorzystanie metod eksperymentalnych i symulacji komputerowych do określenia właściwości materiałów przy dużej prędkości de... Tomasz Jankowiak

Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej

Rok wydania: 2016

Monografia zawiera systematyczny opis wybranych metod eksperymentalnych stosowanych do wyznaczania dynamicznego zachowania materiałów i konstrukcji. Omówiono w niej sposób wykonywania testu ściskania dynamicznego z użyciem pręta Hopkinsona, szczegółowo zaprezentowano test Taylora, przedstawiono sposób wykonywania testów balistycznych z jednoczesnym wykorzystaniem metod eksperymentalnych i symulacji komputerowych oraz metodę określania dynamicznej wytrzymałości na rozciąganie materiałów kruchych za pomocą pręta Hopkinsona. Wykazano, jak ważne jest sprzężenie eksperymentów laboratoryjnych oraz symulacji komputerowych uzupełnionych rozwiązaniami teoretycznymi. Takie podejście prowadzi do określenia rzeczywistej wytrzymałości dynamicznej szkła i umożliwia wykrycie nieścisłości zarówno w trakcie eksperymentów, jak i symulacji. Omówiono również kumulatywne kryterium zniszczenia, które zastosowano w badaniach wytrzymałości szkła. Wykazano konieczność precyzyjnego pomiaru krytycznego czasu zniszczenia, od którego zależy wytrzymałość dynamiczna. Tematem rozważań w tej pracy był ponadto pomiar współczynnika tarcia dynamicznego. Przedstawiono metodę jego pomiaru opartą na zastosowaniu specjalnego trybometru, który umożliwia uwzględnienie dużych wartości ciśnienia normalnego i prędkości poślizgu podczas kontaktu. Omówiono metodę polegającą na wykorzystaniu zjawisk falowych do wyznaczania siły normalnej i siły tarcia występujących w takich warunkach oraz zaproponowano zoptymalizowaną metodę umożliwiającą dokładniejsze określenie współczynnika tarcia dynamicznego.

Spis treści ebooka Wykorzystanie metod eksperymentalnych i symulacji komputerowych do określenia właściwości materiałów przy dużej prędkości de...

Wprowadzenie 9
1. Ściskanie dynamiczne z użyciem pręta Hopkinsona 13
1.1. Tarcie między próbką a prętami pomiarowymi 18
1.2. Bezwładność próbki 28
1.3. Zniekształcenie końców prętów podczas uderzenia w próbkę 30
1.4. Dyspersja geometryczna 32
1.5. Kształt strefy kontaktu pocisk–pręt inicjujący 35
1.6. Warstwowa budowa próbki 39
1.7. Podsumowanie 41
2. Test Taylora 45
2.1. Analiza eksperymentalna 46
2.2. Model uwzględniający wzmocnienie odkształceniowe 52
2.3. Analiza numeryczna 55
2.3.1. Model konstytutywny 55
2.3.2. Opis deformacji 57
2.4. Porównanie wyników symulacji oraz eksperymentów 61
3. Test balistyczny 63
3.1. Ogólna charakterystyka testu balistycznego 63
3.1.1. Mechanizm zniszczenia podczas przebicia 65
3.1.2. Dyssypacja energii oraz zależność prędkości rezydualnej od prędkości początkowej 68
3.1.3. Pomiar siły uderzenia 71
3.2. Przebicie blach wykonanych ze stali miękkiej ES 73
3.2.1. Modelowanie konstytutywne 73
3.2.2. Zależność VR - V0 oraz energia dyssypowana w eksperymencie 76
3.2.3. Analiza numeryczna 79
3.2.3.1. Kryterium zniszczenia 81
3.2.3.2. Porównanie krzywych w przestrzeni VR - V0 83
3.2.3.3. Mechanizm zniszczenia w przypadku uderzenia pociskiem z frontem stożkowym 85
3.2.4. Siła uderzenia 88
4. Test dynamicznego rozciągania z użyciem pręta Hopkinsona 97
4.1. Badania laboratoryjne 97
4.2. Analiza propagacji fal w prętach 101
4.3. Porównanie wyników eksperymentalnych oraz teoretycznych 103
4.4. Symulacja komputerowa 104
4.4.1. Analiza czasu narastania fali naprężenia 107
4.4.2. Metody pomiaru dynamicznej wytrzymałości na rozciąganie 109
4.4.3. Analiza przebiegu zmian naprężenia w próbce 110
4.5. Dynamiczne kryterium zniszczenia 112
5. Test służący do określania współczynnika tarcia dynamicznego 115
5.1. Badanie laboratoryjne 116
5.2. Symulacja komputerowa 118
5.2.1. Zmodyfikowana metoda pomiaru współczynnika tarcia 121
5.2.2. Metoda korekcji wyników 124
5.3. Dynamiczny współczynnik tarcia 128
5.4. Prędkość poślizgu 130
5.5. Prawo tarcia 134
Zakończenie 137
Literatura 139
Spis symboli 151
Streszczenie 159
Summary 161