Анализ фрагментации пластин из синтетических минеральных сплавов при высокоскоростном ударе шаром методом визуализации
Автор: Игнатова А.М., Нихамкин М.А., Воронов В.Л., Игнатов М.Н.
Статья в выпуске: 3, 2015 года.
Бесплатный доступ
В качестве объекта исследования рассматриваются синтетические минеральные сплавы. В их структуре 95 % кристаллических и 5 % аморфных фазовых составляющих; данные материалы обладают выраженными диссипативными свойствами и являются перспективными для использования в качестве элементов бронезащиты. Для реализации потенциала диссипативных свойств этих материалов необходимо подробное изучение их деформационного поведения при высокоскоростных ударных нагрузках. Цель работы заключается в исследовании разрушения и фрагментации синтетических минеральных сплавов при высокоскоростном ударе методом визуализации. Для осуществления удара использовалась пневматическая установка длиной 3950 мм и стальной шар диаметром 23,8 мм, скорость шара-ударника составила 233-234 м/с. Для визуализации использовался комплекс видеорегистрации, состоящий из высокоскоростной камеры Photron Fastcam SA5 и осветительного оборудования. Скорость съемки составила 50 000 кадров/с. Проведены эксперименты, различающиеся материалом образцов, использовались синтетические минеральные сплавы на основе горнблендита и базальта. Выявлены последовательные этапы разрешения и фрагментации, результаты представлены в виде покадровых изображений. Приведен количественный анализ данных скоростной регистрации процесса соударения и кинетики развития трещин (толщины, раскрытия) в процессе фрагментации. Эти данные позволили установить качественные признаки развития фрагментации синтетических минеральных сплавов. Эта информация представляет интерес для разработки новых разновидностей синтетических минеральных сплавов и защитных конструкций из них. Методика визуализации может быть использована для отработки последующих материаловедческих разработок и экспериментального изучения закономерностей баллистического повреждения и разрушения ответственных элементов конструкций из синтетических минеральных сплавов.
Фрагментация, удар, керамика, бронезащита, каменное литье, синтетические минеральные сплавы, высокоскоростная съемка, трещины, разрушение
Короткий адрес: https://sciup.org/146211575
IDR: 146211575 | DOI: 10.15593/perm.mech/2015.3.06
Список литературы Анализ фрагментации пластин из синтетических минеральных сплавов при высокоскоростном ударе шаром методом визуализации
- Исследование диссипативных свойств синтетических минеральных сплавов для создания на их основе броневой защиты/А.М. Игнатова, А.О. Артемов, В.В. Чудинов, М.Н. Игнатов, М.А. Соковиков//Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. -2012. -№ 3. -С. 105-112.
- Исследование взаимосвязи акустической эмиссии и разрушения камнелитых материалов в условиях одноосного сжатия/М.Н. Игнатов, А.М. Игнатова, А.О. Артемов, В.А. Асанов//Вестник Самар. гос. техн. ун-та. Серия: Технические науки. -2011. -№ 2. -С. 126-132.
- Игнатова А.М., Артемов А.О., Игнатов М.Н. Противокумулятивная защита техники с применением синтетических минеральных сплавов//Двойные технологии. -2014. -№ 2(67). -С. 13-17.
- Analysis of the Fragmentation of AlON and Spinel Under Ballistic Impact/E. Strassburger, M. Hunzinger, P. Patel, J.W. McCauley//ASME. J. Appl. Mech. -2013. -Iss. 3. -Р. 031807-031807(11). DOI: DOI: 10.1115/1.4023573
- Zinszner J.L., Forquin P., Rossiquet G. Experimental and numerical analysis of the dynamic fragmentation in a SiC ceramic under impact//International Journal of Impact Engineering. -2015. -Vol. 76, February. -Р. 9-19.
- Compton B.G., Gamble E.A., Zok F.W. Failure initiation during impact of metal spheres on to ceramic targets//International Journal of Impact Engineering. -2013. -Vol. 55. -Iss. 5. -Р. 11-23.
- Concurrent Velocimetry and Flash X-ray Characterization of Impact and Penetration in an Armor Ceramic/B.E. Schuster, B.B. Aydelotte, R.B. Leavy, S. Satapathy, M.B. Zellner//Procedia the 13th Hypervelocity Impact Symposium Engineering. -2015. -Vol. 103. -P. 553-560.
- Толкачев В.Ф., Жейков В.В. Разрушение конструкционных материалов и композитов при высокоскоростном соударении//Вестник ТГУ. -2013. -Т. 18. -Вып. 4. -С. 1741-1742.
- Абросимова А.С., Колпаков В.И. К обоснованию использования механохимических активных материалов в качестве защитных экранов космических аппаратов //Инженерный вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. -2014. -№ 3. -URL: http://engbul.bmstu.ru/doc/706129.html (дата обращения: 01.04.2015).
- Сысоев А.А., Колпаков В.И. Анализ физических аспектов взаимодействия высокоскоростных микрочастиц с элементами противометеоритной защиты с использованием механохимически активных веществ //Инженерный вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. -2014. -№ 11. -URL: http://engbul.bmstu.ru/doc/745041.html (дата обращения: 01.04.2015).
- Leavy R.B., Brannon R.M. Strack O.E. The use of sphere indentation experiments to characterize ceramic damage models//International Journal of Applied Ceramic Technology. -2010. -Iss. 7. -Р. 606-615.
- Nikhamkin M., Voronov L., Bolotov B. Experimental finding of dynamic deformation fields in metal and composite plates under impact//PNRPU Mechanics Bulletin. -2015. -№ 2. -Р. 103-115.
- Rosenberg Z., Dekel E. Terminal Ballistics. -Springer Science & Business Media, 2012. -323 p.
- Denzel J.R. Determination of shock properties of ceramic corbit 98: 98% alumina, Master’s thesis, Naval Postgraduate School, Monterey. CA, June 2010, available at: http://hdl.handle.net/10945/5312.
- Damage development in an armor alumina impacted with ductile metal spheres/B.G. Compton, E.A. Gamble, V.S. Deshpande, F.W. Zok//Journal of mechanics of materials and structures. -2012. -Vol. 7. -No. 6. dx.DOI.org/ 575-591 DOI: 10.2140/jomms.2012.7.575
- Influence of material properties on the ballistic performance of ceramics for personal body armor/C. Kaufmann, D. Cronin, M. Worswicka, G. Pageaub, A. Bethc//Shock and Vibration. -2003. -Vol. 10. -Iss. 51. -Р. 51-58.
- Герасимов А.В., Пашков С.В., Христенко Ю.Ф. Защита космических аппаратов от техногенных и естественных осколков: эксперимент и численное моделирование//Вестник Том. гос. ун-та. Математика и механика. -2011. -№ 4(16). -С. 70-78.
- Sphere impact damage in ceramics/J.C. LaSalvia, M.J. Normandia, H.T. Miller, D.E. Mackenzie//Advances in ceramic armor: 29th international conference on advanced ceramics and composites. -2005. -Vol. 26, available at: http://dx.DOI.org/. ch20 DOI: 10.1002/9780470291276
- Clayton J.D. Penetration resistance of armor ceramics: Dimensional analysis and property correlations//International Journal of Impact Engineering. -2015. -Vol. 85. -P. 124-131.
- Yavari A., Khezrzadeh H. Estimating Terminal Velocity of Rough Cracks in the Framework of Discrete Fractal Fracture Mechanics//Eng. Fract. Mech. -2010. -Iss. 77. -P. 1516-1526.
