Модель для вивчення процесу зруйнування

Изобретение относится к методам испытания материалов. Известна модель для изучения процесса-распространения трещины под действием сдвиговых волн напряжений [1], содержащая прямоугольный образец с прямоугольным разрезом, токопроводы с изоляцией и обойму. Недостатком этой модели является невозможность инициирования и распространения трещины под действием волн расширения. Известна модель для изучения процесса распространения трещин [2], содержащая прямоугольный образец с разрезом, связанные с ним и установленные с зазором между ними токопроводы с изоляционными элементами, размещенными в этих зазорах, параллельные пластины, установленные перпендикулярно разрезу, причем токопроводы попарно связаны с боковыми гранями образца, параллельными разрезу, первый токопровод каждой пары закреплен на соответствующи х концах пластин и на обойме, второй токопровод каждой пары, площадь которого меньше площади первого, закреплен на образце, а изоляционные элементы выполнены из упругого материала, и обойму для охватывания образца и токопроводов. Недостатком этой модели является невозможность изучения процесса разрушения при одновременном воздействии динамической и статической нагрузок и недостаточно высокая амплитуда напряжений в плоских волнах расширения. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать модель для изучения процесса разрушения, в которой создание импульсного растяжения образца вызывает распространение от боковых граней образца к разрезу плоских волн расширения и в результате образец оказывается под воздействием плоских волн расширения и статического растяжения, чем обеспечивается возможность исследовать процесс разрушения, вызываемого одновременным воздействием динамической и статической нагрузок, а также повышение интенсивности импульсного нагружения образца. Поставленная задача решается тем, что в модели для изучения процесса разрушения, содержащей прямоугольный образец с разрезом, токопроводы, соединенные последовательно и установленные с зазором между ними параллельно разрезу и связанные попарно с боковыми гранями образца, изоляционные элементы, размещенные в зазорах между токопроводами, причем первый из токопроводов каждой пары также закреплен на образце, согласно изобретению, второй токопровод содержит два паза в одном, параллельно образцу, расположен первый токопровод, во втором - образец, и два отверстия, одно - для крепления токопровода в захвате нагружающего устройства, а во втором, соосном с первым токопроводом, расположен проводник, соединяющий токопроводы. При задании с помощью нагружающего устройства статической растягивающей нагрузки последняя через захваты передается вторым токопроводам, которые через изоляционные элементы воздействуют на первые токопроводы, закрепленные на образце, что приводит к возникновению в нем статических растягивающих напряжений. При пропускании импульса тока через токопроводы в первом токопроводе и внешней части второго токопровода, в которой выполнено отверстие для крепления в захвате нагружающего устройства, токи протекают в одном направлении. Это приводит к возникновению силы притяжения между первым токопроводом и внешней частью второго токопровода. В первом токопроводе и внутренней части второго токопровода, в которой выполнен параллельный образцу паз, токи протекают в противоположных направлениях. Это приводит к возникновению силы отталкивания между токопроводом и внутренней частью второго токопровода. Таким образом, на первый токопровод, закрепленный на образце, воздействуют две одинакового направленные в сторону захвата силы. Это приводит к импульсному растяжению образца, что приводит к распространению от боковых граней образца к разрезу плоских волн расширения. В результате образец оказывается под воздействием плоских волн расширения и статического растяжения. На фиг.1 представлена модель для изучения процесса разрушения в разрезе параллельно плоскости образцы; на фиг.2 -модель в разрезе перпендикулярно плоскости образца. Модель содержит образец 1, например, из отвержденного эпоксидного компаунда ЭЛ-20 МТГФА, размером 150x100x4 мм, с разрезом 2, например длиной 10мм и шириной 0,5 мм. две пары токопроводов 3 и 4,5 и 6, например из меди. Первый токопровод 3 и 5 каждой пары закреплен на образце 1, например, эпоксидным клеем, и вместе с изоляционными элементами 7, например, из стеклотекстолита, размещен внутри паза 8, выполненного во втором токопроводе 4 и 6 параллельно разрезу 2 в образце. Токопроводы 3 и 4, 5 и 6 разделены зазором. Во втором токопроводе 4 и 6 каждой пары выполнены параллельный образцу 1 паз 9, через который проходит образец 1, соосное с первым токопроводом 3 и 5 отверстие 10, через которое проходит соединяющий токопроводы проводник 11, и отверстие 12 для крепления токопровода 4 и 6 в захватах нагружающего устройства, например, пресса УП-7. Токопроводы соединены последовательно. Пропускание через токопроводы тока I приводит к приложению к граням образца напряжений где mо =4p×10-7 гн/м, m - магнитная проницаемость зазора, d - ширина зазора, t - толщина образца. Модель работает следующим образом. Статическая растягивающая нагрузка, задаваемая с помощью нагружающего устройства, передается через захваты вторым токопроводом 4 и 6, которые через изоляционные элементы 7 воздействуют на первые токопроводы 3 и 5. Так как первые токопроводы 3 и 5 закреплены на образце 1 это приводит к возникновению в нем статических растягивающи х напряжений. При пропускании импульса тока через токопроводы токи в первом токопроводе 3 и 5 и во внешней части вторых токопроводов 4 и 6, в которой выполнено отверстие 12, протекает в одном направлении. Это приводит к возникновению силы притяжения между первым токопроводом 3 и 5 и внешней частые второго токопровода 4 и 6. Токи в первом токопроводе 3 и 5 и во внутренней части второго токопровода 4 и 5, в которой выполнен параллельный образцу паз 9, протекают в противоположном направлении. Это приводит к возникновению силы отталкивания между первым токопроводом 3 и 5 и внутренней частью второго токопровода 4 и 6. Поэтому на первый токопровод 3 и 5, закрепленный на образце 1, воздействуют две одинаково направленные в сторону захвата силы, в результате чего боковые грани образца оказываются подвержены действию импульсов расширения, которые передаются к разрезу 2 в виде плоских волн расширения. В результате образец оказывается под воздействием плоских волн расширения и статического растяжения. Данная модель позволяет генерировать плоские волны расширения в условиях статического растяжения, что дает возможность исследовать закономерности трещинообразования, проявляющиеся в условиях сложного интенсивного нагружения.