Файл: Биметаллические трубы..pdf

Представляет интерес поведение трубы при больших значениях х: Вводим новую переменную Т = t — tlt время, отсчитываемое с мо­ мента прихода детонационной волны в данное сечение трубы. Под­

Ограничиваясь первым членом разложения, так как T U — малая величина, получим

^(х, і) =

РңТ'2

2рмЬ

Движение стенки трубы в радиальном направлении равноуско­ ренное под действием постоянной силы Рн. Учет последующих чле­ нов вносит отрицательную поправку, убывающую по величине с ро­ стом t1 = x/D*, т. е. с удалением от переднего торца трубы со сто­ роны детонации. Для t > 40 мкс (х = 200 мм) и Т » 6 мкс для реальных процессов поправка не превышает 10%. Поскольку Ри =

Более точное решение задачи о радиальном перемещении стенки трубы может быть получено при учете второго члена разложения (67):

где

Рм Рм* ‘

194

конечно большая, это означает, что соударение в этой точке проис­ ходит при угле накатывания, равном нулю. В этой точке происходит начальное соударение труб. В дальнейшем границы контакта пере­ мещаются в обе стороны. При х >> хн, ик >> 0 направление движения границы контакта совпадает с направлением движения фронта де­ тонации; при увеличении х значение ик убывает, а при х —>оо ве­ личина мк —>£)*, т. е. процесс стабилизируется. Эти данные пред­ ставлены зависимостью и от tx = xlD* при различных значениях

зазора 8. При х < хк значение «к < О — движение границы контакта происходит в направлении, обратном фронту детонации. При малых х формулы уже не справедливы, так как было принято допущение, что xlD* = t1 ^ T .

У гол накатывания

Зависимость tg f от x представлена на рис. 98.

Таким образом, значения и, иКи tg у с увеличением длины трубы стремятся к постоянным величинам, т. е. процесс радиального пере­ мещения и «накатывания» трубы при длинах I >- 200 мм является практически установившимся. Этот вывод согласуется при опреде­ лении кинематических параметров трубы в одномерной задаче с уче­ том только радиального разлета продуктов в. в.

196

Чрезвычайно трудно получить надежную информацию о явлениях, связанных с 'поведением материалов при кратковременных динами­ ческих нагрузках. Процессы обычно длятся несколько десятков мик­ росекунд, а давления достигают десятков тысяч атмосфер. Для опре­ деления скорости высокоскоростного соударения двух металлических тел была разработана специализированная аппаратура. Так как

инициирования заряда сечения - начинают перемещаться за счет воздействия импульса, вследствие пробега детонационной волны. В момент времени t -- 27,0 мкс труба приобретает форму конуса, так как более удаленные от места возбуждения заряда сечения трубы значительно позже вступают в процесс движения. В дальнейшем дей­ ствие импульса в отдаленных сечениях трубы возрастает, в то время как в первом сечении оно резко ослабевает из-за прихода волны раз­ грузки. Волна детонации, достигнув противоположного^ конца

197

(кадр 4, время 21 мкс), возбуждает волну разрежения, которая начинает распространяться слева направо. Пока обе волны разгрузки (первая движется справа налево, а вторая ей навстречу) встре­ тятся, скорость перемещения стенки трубы в сечении, отстоящем на 2/3 от места инициирования заряда в. в. достигнет максимального значения через 33,0 мкс и составит 342 м/с. Приведенные кадры сверх­ скоростной съемки иллюстрируют свободное истечение продуктов

с т в и я в з р ы в а в з а м к н у т о м

взрыва, что и обусловливает неравномерность перемещений раз­ личных сечений трубы.

Был поставлен эксперимент по деформации медной трубы взрывом по схеме, на которой истечение продуктов в. в. из полости трубы огра­ ничено преградой. На кадре 2 (рис. 100) начался процесс детонации в. в. (образование темного облака в левой части кадра). В момент времени t ---= 9 мкс ближнее сечение трубы испытывает действие взрывного импульса и начинает перемещаться. В этом случае ско­ рость достигает 25 м/с. В то же время наиболее удаленные от места инициирования заряда в. в. участки трубы находятся в состоянии покоя и скорости равны нулю. Вследствие этого труба приобретает форму конуса. По истечении 27 мкс наиболее удаленное сечение — крайнее слева — переместится на расстояние, равное 1,925 мм со средней скоростью 135 м/с. Так как истечение продуктов в. в. в ле­ вой части трубы ограничено преградой, то возникновение и приход второй волны разрежения будет несколько задержан, что дает воз­ можность трубе за это время совершать плоскопараллельное дви­ жение (кадр 39 мкс).

На кадре, соответствующем 45 мкс, труба теряет сплошность и разрушается, что отмечается бурным прорывом газа в образовав­ шиеся полости. Скорости определяли в характерных сечениях, взя­ тых по длине трубы. Максимальная радиальная скорость стенки трубы для данного случая составляет 240 м/с.

Метод магнитной индукции был разработан и применен для ре­ гистрации скорости радиального перемещения стенок трубы во вре­ мени в случае достаточно больших зарядов в. в., используемых для реальных процессов сварки взрывом. ,

Цилиндрическая оболочка из «немагнитного» материала, в кото­ рую вдоль образующей прочно вмонтирован проводник, представ­ ляющий собой рабочий участок датчика, размещалась в магнитном поле так, что при деформации трубы плоскость перемещения датчика была перпендикулярна магнитным силовым линиям. При этом на

198